Historia del Átomo

La historia del átomo inicia 450 años antes de Cristo con las afirmaciones postuladas por el filósofo griego Demócrito de Abdera. El filósofo se interesó por el descubrimiento de las sustancias esenciales que contienen todas las sustancias. Él aseguró que la materia podía ser dividida indeterminadamente en partículas cada vez más diminutas hasta llegar al punto más indivisible de aquella materia, a las que Demócrito llamó átomos, palabra que en griego significa inseparable.  Así que, la materia se componía de átomos y estos eran inseparables, de manera que Demócrito marcó una distinción entre los pensadores anteriores, que nombraron elementos átomos a elementos como el agua, el aire y el fuego. Demócrito afirmó, que estos no eran átomos en sí mismo, sino que estaban compuestos por miles de ellos.

En suma, Demócrito supuso que toda la materia se encuentra compuesta por partículas sólidas, indivisibles e invisibles al ojo humano, los famosos átomos. Aunque este filósofo interesado por los procesos físicos y químicos nunca tuvo una prueba verídica que comprobara la existencia del átomo. Podemos afirmar que fue la primera persona en hablar sobre este y consolidar una concepción atomista, conocida actualmente como la Discontinuidad de la Materia, generando un largo debate con el pasar de los siglos.

El filósofo Leucipo de Mileto se basó en el átomo para sustentar su idea racional del origen del universo; asegurando que el universo estaba integrado por miles de partículas indivisibles que se juntaron luego de un evento similar a un torbellino. Por su parte Epicuro de Samos, filósofo procedente de Atenas, con su doctrina de la naturaleza, aseguró, reelaborando la versión de Demócrito, Epicuro indica que la formación del universo pudo responder a un proceso de azar, en otras palabras, la probabilidad que los átomos sufran desviaciones en su trayectoria, colisionando entre sí.

Tuvieron que trascurrir varios siglos, hasta que en 1776 nació el hombre que cambiaría el rumbo de la concepción atomista legada por los antiguos filósofos griegos: John Dalton, conocido como el padre de la teoría atómica. Nació en el Reino Unido, específicamente en Cumbria.  Desde la edad de 12 años demostró su inteligencia. Siendo más joven se interesó por la meteorología y de ahí explotó su atracción por ciertos fenómenos químicos. Dalton, con sus postulados marcó un gran cambio en el conocimiento sobre los átomos y su comportamiento.

En ese sentido, el científico aseguró que la materia se constituye de átomos indivisibles, dicha afirmación no tenía mucho de novedoso. Pero, además agregó que los átomos tienen un carácter inmutable, ósea nunca pueden transformarse unos en otros, lo que tiene valor mutable son las combinaciones químicas porque están conformadas por moléculas idénticas y estas a su vez por átomos. Gracias a un sinfín de experimentos llevados a cabo por Dalton, se estableció la Teoría Atómica de Dalton.

La mencionada teoría ayudó a calcular el peso atómico de los elementos, como los elementos gaseosos. Descubrió las masas atómicas de varios elementos relacionándolos con la masa del hidrogeno. Estos descubrimientos fueron expuestos el 21 de octubre de 1803 durante una conferencia en la Sociedad Literaria y Filosófica de Manchester. Luego, las disertaciones fueron plasmadas en su célebre libro Nuevo sistema de filosofía química, publicado en 1808.

En este texto se puede destacar las siguientes afirmaciones generales: La materia se compone de partículas atómicas, de carácter indivisible e indestructible, los átomos de un mismo elemento son iguales, al igual que su peso y cualidades, los átomos no se dividen aun cuando se combinen por medio de  reacciones químicas, los átomos de diversos elementos pueden combinarse y formar átomos compuestos, por último, los compuestos químicos nacen por la unión de átomos de dos o más elementos distintos. Muchas afirmaciones de Dalton fueron rebatidas o reafirmadas.

En un futuro, Michael Faraday reformuló varios de los planteamientos de Dalton. En 1883, descubrió que el flujo de la corriente eléctrica de una sustancia a otra produce ciertos cambios químicos, lo que indica la existencia de una relación entre electricidad y materia, asegurando que los átomos debían tener una estructura eléctrica que suministra la cantidad de corriente eléctrica adecuada al peso de la sustancia química descompuesta.

En el año de 1906 sale a la luz el Modelo Atómico de Thomson, que claramente invalidaba el anterior Modelo Atómico de Dalton ya que este no reflexionaba sobre la estructura interna del átomo. El físico británico Joseph John Thomson se valió del uso de los rayos catódicos dispuestos en un tubo de vacío que eran desviados al aplicar un campo magnético para obtener las pruebas para dar a luz este modelo.

El modelo atómico de Thomson postula que: el átomo en su interior posee electrones de carga negativa incrustados en una esfera de carga positiva, dichos electrones se encuentran de manera uniforme por todo el átomo, la carga del átomo es neutro de modo que las cargas negativas de los electrones se compensan con la carga positiva, los electrones se pueden extraer del átomo de cualquier sustancia. Entonces, Thomson representó el átomo con un modelo estático, en donde los electrones se hallaban fijos dentro de la masa positiva, este modelo fue aprobado por la comunidad científica porque permitió explicar cualitativamente fenómenos como la emisión de luz por los átomos, aunque hechos posteriores modificaron esta hipótesis.

El encargado de modificar el modelo de Thomson fue Ernest Rutherford, quien en 1911 consideró que en el núcleo central del átomo se encuentra la carga positiva y la masa; mientras que alrededor se encuentran los electrones girando a gran velocidad. Por otro lado, descubrió que el núcleo posee una corteza y un núcleo, los electrones que giran lo hacen en la corteza del átomo alrededor del núcleo; esta región es pequeña y se ubica en el centro del átomo que posee la carga positiva.

Tan solo dos años después, Niels Bohr, estudiando disciplinadamente el modelo de Rutherford, profundizó la manera en que los electrones se mantenían bajo una órbita estable alrededor del núcleo sin radiar energía, además gracias al número cuántico n,  pudo asegurar que primero: existe una distancia entre la órbita y el núcleo; segundo que no todos los electrones circulan por todas las orbitas y tercero calculó el radio de la órbita. Bohr también expresó porqué los átomos presentaban espectros de emisión característicos y como los electrones pueden emitir o absorber energía durante los saltos de una órbita a otra. Al poco tiempo, vino el modelo de Sommerfeld que basado en el de Bohr, formula aportes a la mecánica relativista indicando que los electrones recorren velocidades cercanas a las de la luz. También se puede destacar que para Sommerfeld, el electrón es básicamente una corriente eléctrica. En 1924, sale a la luz el Modelo de Schrödinger, formulado por Erwin Schrödinger, que como innovación tiene en cuenta los cuatro números cuánticos: n, i, m, s. para afirmar que en un átomo no hay electrones con los cuatro números cuánticos iguales.

En los años 60 los físicos estadounidenses Murray Gell-Mann y Georg Zweig, detectaron una partícula subatómica denominada quark. En el siglo XXI un equipo de científicos realizó experimentos en el Gran Colisionador de Hadrones encontrado el pentaquarks. Este descubrimiento de la partícula subatómica sirve para comprender mejor la constitución de la materia ordinaria, los neutrones y los protones.