Átomo primera parte_ Complejidad. C F N° 255

Autora: María Cristina Chaler.  

Ciencia Fácil Número 255

Serie: Una mirada de la química diferente.

La complejidad del átomo tradicional

El advenimiento de la radioactividad se produjo una revolución de conocimientos ¿qué pasa con la materia? ¿Qué pasa en ese núcleo que se creía indivisible? La química y la física atómica comenzaron a investigar. La materia es capaz de transformarse en su esencia más íntima, se pueden modificar átomos y transformar las sustancias unas en otras.

La tan buscada piedra filosofal fue encontrada al fin.

La radioactividad natural es un proceso que realiza  la naturaleza desde siempre. El hombre descubre y trata de imitarla usando equipos de alta tecnología, generando nuevas sustancia, creando átomos y formando materia.

Hasta hace unos cien años se pensaba en el átomo como si fuese un pequeño sistema planetario. Un enorme espacio vació en donde una pequeña masa concentrada de materia denominada núcleo compuesto por protones (carga positiva) y neutrones (elementos neutros) habita en él. La electricidad negativa (electrones) neutraliza al núcleo y gira vertiginosamente alrededor del mismo como los planetas giran alrededor del sol.

Las verdades no son absolutas.

El caos también es parte del átomo,  en él no hay quietud sino  movimiento, la  translación, rotación, y vibraciones de todo tipo pertenecen al mismo, es pura energía en donde las partículas que lo constituyen se trasladan, rotan y vibran. Movimiento imperceptible a los ojos del hombre pero vibración que le da características diferentes a cada expresión de la materia.

La rotación de las partículas sobre sí mismas se denomina spin. Tiene un determinado valor que es posible calcularlo físicamente a través de extensas ecuaciones matemáticas. Las partículas  rotan sobre su eje en un sentido u otro dando un determinado número de vueltas por segundo que pueden ser  múltiplo de números enteros o fraccionarios. Esta  diferencia hace que la materia fermionica o bosónica y se comporte en forma diferente.

Los electrones atómicos en ese espacio vació no se mueven  al azar sino que se ubican en niveles energéticos numerados  como 1, 2, 3,4, 5… en forma creciente a medida que se alejan del núcleo. Cada nivel de energía posee tantos subniveles como número posea el nivel:   

     

•   1(uno) para el primer nivel con el nombre: s (sharp)

·        2(dos) para el segundo  con los nombres: s (sharp) p; (principal)

·        3 (tres) para el tercero con los nombres: s (sharp); p (principal); d (difusa)

·         4(cuatro) para el cuarto con los nombres: s (sharp) p (principal) d (difusa) f (fundamental)

·        Y a mayor cantidad de niveles se agregan de la misma forma los subniveles g, h, 

Estos descubrimientos se lograron con el avance tecnológico del análisis de los espectros atómicos.

Resumiendo:

Niveles s  y p

·        Nivel 1 posee un orbital llamado 1s

·         Nivel 2 tiene 2s y 2p

·         Nivel 3 tiene 3s 3p 3d

·         Nivel 4 tiene 4s 4p 4d 4f

·         Nivel 5 tiene 5s 5p 5d 5f 5g

Estos orbítales constituyen zonas en donde existe la mayor probabilidad de encontrar al electrón y poseen “formas” determinadas (ecuaciones de onda) calculadas a través de extensos análisis matemáticos.

Nivel d pentadimensional

Los electrones están gobernados en sus movimientos  por  cuatro    números (cuánticos) que los rigen según la posición, energía  y tipo de movimiento que posean en ese vacío.

·        Número de nivel o principal = N (n)   corresponde al nivel energético que ocupa el electrón.

·        Número = L (l) que corresponde al orbital en que se encuentra el electrón y se relaciona con el giro angular del mismo.

·        Número magnético = M (m) que corresponde al campo magnético que genera la carga eléctrica (e-) en movimiento.

·        Número de spin = S que corresponde al sentido de giro del electrón sobre si mismo.

Wolfgang Pauli en 1925 enunció un principio (Principio de exclusión) que dice que “no existen dos electrones que posean al mismo juego de números cuánticos”

Los electrones atómicos están cada uno perfectamente diferenciados y ocupando un lugar en el espacio energéticamente calculado. Eso significa que no pueden coexistir dos partículas en el mismo lugar y en el mismo momento. Esta característica de la intimidad atómica le da a la materia la propiedad de impenetrabilidad, uno de los motivos de que la materia impresione nuestros sentidos de la manera en que lo hace en nuestro planeta y se comporte como tal. Impenetrable y ocupando un lugar que no puede ser ocupado por otro sin desalojo de la misma.
Por otra parte estos electrones pueden ascender de nivel pero si lo hacen necesitan absorber una cantidad determinada de energía (cuantificada) que corresponde a la diferencia de energías que tienen los niveles. Si el electrón desciende de nivel libera  la misma cantidad de energía que necesitó para ascender (cuantos energéticos).Esto genera los llamados espectros de absorción o de emisión.

Todo lo dicho se encuentra experimentalmente  comprobado y a su vez calculado matemáticamente. No son simples teorías son leyes verificadas. La idea de este modelo es la descripción de un átomo con movimientos caóticos pero con cierta  “organización” a la que la física atómica le puso nombres, lo demostró y generó el apoyo matemático correspondiente.