QUE ES UN ATOMO

¿Qué es un átomo?

Luis Salvatella, ISQCH

La Química actual descansa sobre el concepto de átomo como unidad de materia que se conserva en las reacciones químicas. Los átomos pueden combinarse entre sí para formar moléculas, iones y otras entidades, generando así distintas sustancias. Pero, ¿cómo se define actualmente el concepto de átomo? Veamos aquí los problemas que plantea esta definición.

El término átomo fue introducido en el siglo V a. C. por Leucipo como “la partícula indivisible más pequeña de materia“. Sin embargo, la definición de Leucipo no coincide con el concepto actual de átomo químico. Así, un átomo está formado por electrones y un núcleo, que a su vez está formado por partículas subatómicas (protones y neutrones), que a su vez están formadas por quarks (estos sí son partículas elementales, según el Modelo Estándar de la Física de partículas). Así pues, los átomos de Leucipo no corresponderían en realidad a los átomos actuales, sino a los fermiones, tanto quarks como electrones.

Demócrito

La teoría atómica de Leucipo fue utilizada por su discípulo Demócritopara explicar algunas propiedades de la materia. Así, los átomos de hierro serían resistentes y tendrían ganchos que les permitirían unirse entre sí para formar el hierro sólido, los átomos de sal serían afilados y puntiagudos que pincharían en la lengua y los átomos de agua serían suaves y resbaladizos. La interpretación de Demócrito nos permite introducir la idea de átomo como “mínima cantidad de materia que mantiene las propiedades del objeto del que forma parte“. Así, si tomamos un objeto de hierro, caracterizado por ser un sólido gris brillante, y la partimos en dos, obtenemos dos piezas de hierro sólido gris brillante. Si tomamos una de las piezas y la volvemos a dividir, obtenemos dos fragmentos más pequeños de hierro sólido brillante. Podríamos pensar que la división sucesiva de la pieza de hierro nos conduciría a un átomo que conservara las propiedades del objeto original. Sin embargo, este razonamiento inductivo falla a escala microscópica (o, más bien, nanoscópica). Así, un átomo químico de hierro no se comportaría como un sólido, ya que no quedaría apoyado inmóvil en el fondo del recipiente que lo contuviera, sino que se desplazaría por el interior del mismo rebotando contra las paredes, comportándose así como un gas. Además, un átomo de hierro no es ni gris ni brillante, porque esas propiedades se derivan del enlace metálico formado por agregación de un conjunto de átomos de hierro. En consecuencia, la teoría atómica de Leucipo tampoco resulta útil para definir el actual átomo químico.

Representación de los átomos por Dalton

La teoría atómica fue reintroducida por Daltonen 1808 para explicar la ley de conservación de la masa, la ley de las proporciones constantes y la ley de las proporciones múltiples, de forma que las reacciones químicas consistían en realidad en recombinaciones de átomos. De esta forma, surge una nueva definición del átomo: “la mínima cantidad de materia que se conserva en las reacciones químicas“, que exige introducir el concepto de “reacción química“, lo que a su vez plantea nuevos problemas. Por un lado, el átomo no es la unidad de materia que se conserva en una reacción concreta o cualquiera, sino la unidad común de materia que se conserva en todas las reacciones, por lo que la descripción de una unidad de materia como átomo sería siempre provisional (hasta que se descartara cuando se conociera una reacción en la que la supuesta unidad se fragmentara). Por otra parte, la delimitación del concepto de reacción química (diferenciándola de un proceso físico, como el cambio de estado de agregación o la mezcla) exige usar directa o indirectamente el concepto de átomo (una reacción química sería un proceso de reorganización atómica), obteniendo así una definición circular (un átomo es la mínima cantidad de materia que se conserva en los procesos producidos por la reorganización de los átomos).

A raíz de la Teoría de la disociación iónica de Arrhenius en 1884 surgiría un nuevo problema para la definición del átomo. Así, un cristal de sal común (NaCl) no está formado por átomos de sodio (Na) y átomos de

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