El Atomo
Átomo, la unidad más pequeña
posible de un elemento químico. En la filosofía de
la antigua Grecia, la
palabra "átomo" se
empleaba para referirse a la parte de materia
más pequeño que podía concebirse. Esa
"partícula fundamental", por emplear el término
moderno para ese concepto, se
consideraba indestructible. De hecho, átomo
significa en griego "no divisible". El
conocimiento del tamaño y la naturaleza del
átomo
avanzó muy lentamente a lo largo de los siglos ya que la
gente se limitaba a especular sobre él.
Con la llegada de la ciencia
experimental en los siglos XVI y XVII (véase química), los avances
en la teoría
atómica se hicieron más rápidos. Los
químicos se dieron cuenta muy pronto de que todos los
líquidos, gases y
sólidos pueden descomponerse en sus constituyentes
últimos, o elementos. Por ejemplo, se descubrió que
la sal se componía de dos elementos diferentes, el sodio y
el cloro, ligados en una unión íntima conocida como
compuesto químico. El aire, en cambio,
resultó ser una mezcla de los gases
nitrógeno y oxígeno.
Teoría de Dalton
John Dalton, profesor y químico británico,
estaba fascinado por el rompecabezas de los elementos. A principios del
siglo XIX estudió la forma en que los diversos elementos
se combinan entre sí para formar compuestos
químicos. Aunque muchos otros científicos,
empezando por los antiguos griegos, habían afirmado ya que
las unidades más pequeñas de una sustancia eran los
átomos, se considera a Dalton como una de las figuras
más significativas de la teoría
atómica porque la convirtió en algo cuantitativo.
Dalton mostró que los átomos se unían entre
sí en proporciones definidas. Las investigaciones
demostraron que los átomos suelen formar grupos llamados
moléculas. Cada molécula de agua, por
ejemplo, está formada por un único átomo de
oxígeno (O) y dos átomos de hidrógeno (H)
unidos por una fuerza
eléctrica denominada enlace químico, por lo que
el agua se
simboliza como HOH o H2O. Véase Reacción química.
Todos los átomos de un determinado elemento
tienen las mismas propiedades químicas. Por tanto, desde
un punto de vista químico, el átomo es
la entidad más pequeña que hay que considerar. Las
propiedades químicas de los elementos son muy distintas
entre sí; sus átomos se combinan de formas muy
variadas para formar numerosísimos compuestos
químicos diferentes. Algunos elementos, como los gases nobles
helio y argón, son inertes; es decir, no reaccionan con
otros elementos salvo en condiciones especiales. Al contrario que
el oxígeno, cuyas moléculas son diatómicas
(formadas por dos átomos), el helio y otros gases inertes
son elementos monoatómicos, con un único
átomo por molécula.
Masa atómica
De la ley de Avogadro
se desprende que las masas de un volumen
patrón de diferentes gases (es decir, sus densidades) son
proporcionales a la masa de cada molécula individual de
gas. Si se
toma el carbono como
patrón y se le asigna al átomo de carbono un
valor de
12,0000 unidades de masa atómica (u), resulta que el
hidrógeno tiene una masa atómica de 1,0079u, el
helio de 4,0026, el flúor de 18,9984 y el sodio de
22,9898. En ocasiones se habla de "peso atómico" aunque lo
correcto es "masa atómica". La masa es una propiedad del
cuerpo, mientras que el peso es la fuerza
ejercida sobre el cuerpo a causa de la gravedad.
La observación de que muchas masas
atómicas se aproximan a números enteros
llevó al químico británico William Prout a
sugerir, en 1816, que todos los elementos podrían estar
compuestos por átomos de hidrógeno. No obstante,
medidas posteriores de las masas atómicas demostraron que
el cloro, por ejemplo, tiene una masa atómica de 35,453
(si se asigna al carbono el
valor 12). El
descubrimiento de estas masas atómicas fraccionarias
pareció invalidar la hipótesis de Prout hasta un siglo
después, cuando se descubrió que generalmente los
átomos de un elemento dado no tienen todos la misma masa.
Los átomos de un mismo elemento con diferente masa se
conocen como isótopos. En el caso del cloro, existen dos
isótopos en la naturaleza. Los
átomos de uno de ellos (cloro 35) tienen una masa
atómica cercana a 35, mientras que los del otro (cloro 37)
tienen una masa atómica próxima a 37. Los experimentos
demuestran que el cloro es una mezcla de tres partes de cloro 35
por cada parte de cloro 37. Esta proporción explica la
masa atómica observada en el cloro.
Durante la primera mitad del siglo XX era corriente
utilizar el oxígeno natural como patrón para
expresar las masas atómicas, asignándole una masa
atómica entera de 16. A principios de la
década de 1960, las asociaciones internacionales de
química y
física
acordaron un nuevo patrón y asignaron una masa
atómica exactamente igual a 12 a un isótopo de
carbono
abundante, el carbono 12.
Este nuevo patrón es especialmente apropiado porque el
carbono 12 se emplea con frecuencia como patrón de
referencia para calcular masas atómicas mediante el
espectrómetro de masas. Además, la tabla de masas
atómicas basada en el carbono 12 se aproxima bastante a la
tabla antigua basada en el oxígeno natural.
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