¿Cómo se descubrió el átomo?
Una breve historia de casi todo
El autor nos introduce en este subcapítulo con la definición de un átomo y plantea que la disposición operativa fundamental de los átomos es la molécula (la cual también es definida). John Dalton planteaba que en la raíz de toda la materia hay partículas irreductibles extraordinariamente pequeñas lo que dio origen al descubrimiento del Peso atómico. Por su parte Ernest Rutherford comprendió que un átomo era mayoritariamente espacio vacío, con un núcleo muy denso en el centro. Era un descubrimiento sumamente grato, pero planteaba un problema inmenso, que se basaba en que los átomos no deberían existir. Bohr por su parte explicaba cómo podían mantenerse en movimiento los electrones sin caer en el núcleo, postulando que solo podían mantenerse en ocupar ciertas órbitas bien definidas. Debido a que hacían falta otras fuerzas para explicar lo que mantenía unidos a los átomos, en la década de los treinta se descubrieron dos: la fuerza nuclear fuerte y la fuerza nuclear débil. El autor comenta que:
Historia de la química
Tanto los atomistas griegos y romanos como los de la India carecían de datos empíricos que respaldaran sus creencias. Sin estas pruebas, a sus adversarios les resultó fácil negar sus tesis. En Occidente el atomismo nunca consiguió formar parte de la opinión mayoritaria de la época. Aristóteles se opuso a la existencia de los átomos en el 330 a. C. y su autoridad en el pensamiento occidental hizo que las ideas atomistas quedaran postergadas durante siglos, hasta bien entrada la Edad Moderna.
Modelo atómico de Bohr
Hasta 1932, se creía que el átomo estaba compuesto por un núcleo cargado positivamente rodeado de electrones cargados negativamente. James Chadwick interpretó está radiación como compuesta de partículas con una carga eléctrica neutra y la masa aproximada de un protón. Está partícula se conoció como el neutrón. Con el descubrimiento de esta nube de electrones, un modelo más adecuado del átomo se puso a disposición de los científicos.
Historia de la teoría atómica
Las primeras ideas del modelo atómico surgieron del filósofo griego Leucipo y de su discípulo Demócrito; estos, definían una unidad fundamental de la composición de la materia. Su razonamiento fue el siguiente: A estas partículas les dieron el nombre de "átomos" (Griego: ἄτομος), palabra que se traduce como «indivisible». Así, todo está formado por átomos. Las cosas difieren por los átomos que las constituyen y por la manera en que estos están arreglados. Es importante aclarar que el objetivo de los filósofos griegos de la Antigüedad no era explicar la estructura interna de la materia, sino el cambio y la permanencia. A ellos les intrigaba el hecho de que las cosas cambiaran constantemente y sin embargo el cosmos pareciera siempre el mismo, o que un mismo objeto o ser cambiara pero no dejara de ser el mismo: «como el ser humano que ha cambiado desde que nace, pero que sigue siendo el mismo». Así, los atomistas griegos propusieron que en el Universo algo siempre permanecía: los átomos, y que los cambios se referían a las combinaciones de estos.
Modelo estándar de la física de partículas
La teoría atómica supone que la materia está constituida por entes indivisibles. Los descubrimientos de J. J. Thomson sobre el electrón y de E. Rutherford sobre el núcleo atómico dieron un mejor entendimiento de la estructura interna del átomo dando lugar a la física electrónica y la física nuclear respectivamente.
John Dalton
La más importante de todas las investigaciones de Dalton fue la teoría atómica, que está indisolublemente asociada a su nombre. Se ha propuesto que esta teoría se la sugirieron, o bien sus investigaciones sobre el etileno y el metano o los análisis que realizó del óxido nitroso y del dióxido de nitrógeno (dióxido de ázoe), puntos de vista que descansan en la autoridad de Thomas Thomson. Sin embargo, un estudio de los cuadernos de laboratorio de Dalton, descubiertos en la sede de la «"Lit & Phil"», llegó a la conclusión de que, lejos de haber sido guiado a la idea de que la combinación química consiste en la interacción de los átomos de peso definido y característico por su búsqueda de una explicación de la ley de las proporciones múltiples; la idea de los átomos surgió en su mente como un concepto puramente físico, inducido por el estudio de las propiedades físicas de la atmósfera y de otros gases. Los primeros indicios de esta idea se encuentran al final de su nota ya mencionada sobre la absorción de gases, que fue leída el 21 de octubre de 1803, aunque no se publicó hasta 1805. Aquí dice:
Átomo
El concepto de átomo como bloque básico e indivisible que compone la materia del universo fue postulado por la "escuela atomista" en la Antigua Grecia, en el siglo V a. C., siendo Demócrito uno de sus exponentes.
Teoría atómica
Dalton estimó los pesos atómicos según las proporciones de masa en que se combinan, tomando al átomo de hidrógeno como unidad. Sin embargo, Dalton no concibió que algunos elementos existan en estado molecular: por ejemplo el oxígeno puro existe como O. También creyó erróneamente que el compuesto más sencillo entre dos elementos cualesquiera es siempre un átomo de cada uno (así que pensó que el agua era HO, no HO). Esto, sumado a la crudeza de su equipamiento, malogró sus resultados. Por ejemplo, en 1803 creía que los átomos de oxígeno eran 5,5 veces más pesados que los átomos de hidrógeno, porque en el agua midió 5,5 gramos de oxígeno por cada gramo de hidrógeno y creía que la fórmula para el agua era HO. Con datos mejores, en 1806 concluyó que el peso atómico del oxígeno de hecho debía ser 7 en vez de 5,5, y mantuvo este peso por el resto de su vida. Otros en estos tiempos ya habían concluido que el átomo de oxígeno tiene que pesar 8 átomos de hidrógeno si uno supone la fórmula de Dalton para la molécula de agua (HO), o 16 si uno supone la fórmula moderna (HO).
Teoría atómica
En 1913, Thomson canalizó una corriente de iones de neón a través de campos magnéticos y eléctricos, hasta chocar con una placa fotográfica que había colocado al otro lado. Observó dos zonas incandescentes en la placa, que revelaban dos trayectorias de desviación diferentes. Thomson concluyó que esto era porque algunos de los iones de neón tenían diferentes masas; así fue como descubrió la existencia de los isótopos.
Núcleo atómico
Desde entonces hubo varios intentos de detectar esa partícula experimentalmente. Por supuesto que siendo una partícula que solo existe un breve instante, y utilizando energía no disponible, solo gracias al principio de incertidumbre, sería imposible de detectar, excepto si esa energía fuese proporcionada. Los rayos cósmicos —partículas que llegan del espacio a enormes velocidades— pueden proporcionar esa energía. En 1948, experimentando con rayos cósmicos en Bolivia, la partícula fue detectada por Cecil Frank Powell. La partícula fue llamada Pion.
Núcleo atómico
La existencia del núcleo atómico fue deducida del experimento de Rutherford, donde se bombardeó una lámina fina de oro con partículas alfa, que son núcleos atómicos de helio emitidos por rocas radiactivas. La mayoría de esas partículas traspasaban la lámina, pero algunas rebotaban, lo cual demostró la existencia de un minúsculo núcleo atómico.
Capitán Átomo
La versión de Charlton Comics del Capitán Átomo fue Allen Adam. El origen del personaje tenía a Adam trabajando como técnico en un cohete experimental especial cuando se lanzó accidentalmente con él atrapado dentro.Adam fue atomizado cuando el cohete explotó al entrar en la atmósfera superior. Sin embargo, de alguna manera ganó superpoderes que incluían la capacidad de reformar su cuerpo de forma segura en el suelo. Estaba equipado con un traje rojo y amarillo diseñado para proteger a las personas de la radiación de sus poderes nucleares. Cuando se encendió, su cabello cambió a un blanco plateado.
Átomo
El átomo es la unidad más pequeña de la materia que tiene propiedades de un elemento químico. Cada sólido, líquido, gas y plasma se compone de átomos neutros o ionizados. Los átomos son microscópicos; los tamaños típicos son alrededor de 100 pm (diez mil millonésima parte de un metro). No obstante, los átomos no tienen límites bien definidos y hay diferentes formas de definir su tamaño que dan valores diferentes pero cercanos. Los átomos son lo suficientemente pequeños para que la física clásica dé resultados notablemente incorrectos. A través del desarrollo de la física, los modelos atómicos han incorporado principios cuánticos para explicar y predecir mejor su comportamiento. El término proviene del latín "", calco del griego ("átomon") , unión de ("a", que significa «sin»), y ("tómos", «sección»), que literalmente es «que no se puede cortar, indivisible», y fue el nombre que se dice les dio Demócrito de Abdera, discípulo de Leucipo de Mileto, a las partículas que él concebía como las de menor tamaño posible.
Historia de la química
A principios de este siglo surgen varios modelos atómicos que tratarían de paliar las deficiencias de la teoría atómica de Dalton, que se basaron en gran medida en los datos acumulados por la espectroscopía y los experimentos con tubos de descarga en la última parte del siglo anterior. Tras haber descubierto la existencia de los electrones, en 1903 el primero en elaborar un nuevo modelo atómico fue J. J. Thomson que propuso que los electrones se distribuían uniformemente en el interior del átomo suspendidos en una nube de carga positiva, por lo que a su teoría se la denominó modelo del budín de pasas. En 1904 el físico japonés Hantaro Nagaoka propuso uno modelo atómico orbital con un núcleo denso y macizo.
Teoría atómica
En 1927, Werner Heisenberg indicó que, puesto que una función de onda está determinada por el tiempo y la posición, es imposible obtener simultáneamente valores precisos tanto para la posición como para el momento de la partícula para cualquier punto dado en el tiempo. Este principio fue conocido como principio de incertidumbre de Heisenberg. Este nuevo enfoque invalidaba por completo el modelo de Bohr, con sus órbitas circulares claramente definidas. El modelo moderno del átomo describe las posiciones de los electrones en un átomo en términos de probabilidades. Un electrón se puede encontrar potencialmente a cualquier distancia del núcleo, pero —dependiendo de su nivel de energía— tiende a estar con más frecuencia en ciertas regiones alrededor del núcleo que en otras; estas zonas son conocidas como orbitales atómicos.
Partícula subatómica
Por su parte Ernest Rutherford descubrió en 1907 en el famoso experimento de la lámina de oro que casi la totalidad de la masa de un átomo estaba concentrada en una muy pequeña parte de él, que posteriormente se llamaría núcleo atómico, siendo el resto vacío. El desarrollo continuado de estas ideas llevó a la mecánica cuántica, algunos de cuyos primeros éxitos incluyeron la explicación de las propiedades del átomo.
Hipótesis de Prout
La hipótesis de Prout fue un intento realizado a comienzos del siglo XIX de explicar la existencia de varios elementos químicos a través de una hipótesis sobre la estructura interna del átomo. En 1815 y 1816, el químico inglés William Prout publicó dos artículos en los que observaba que el peso atómico que había sido establecido para los elementos conocidos hasta el momento parecía ser un múltiplo absoluto del peso atómico del hidrógeno. En consecuencia, estableció la hipótesis de que el átomo del hidrógeno era el único realmente fundamental, y que los átomos de los demás elementos eran en realidad agrupaciones de varios átomos de hidrógeno.
Átomo
El concepto de átomo existe desde la antigua Grecia, propuesto por los filósofos griegos Demócrito, Leucipo y Epicuro, sin embargo, no se generó el concepto por medio de la experimentación sino como una necesidad filosófica que explicara la realidad, ya que, como proponían estos pensadores, "«la materia no puede dividirse indefinidamente, por lo que debe existir una unidad o bloque indivisible e indestructible que al combinarse de diferentes formas, creara todos los cuerpos macroscópicos que nos rodean»", conceptos muy vigentes, ya que la propiedad de indestructibilidad e indivisibilidad fueron el pilar fundamental de la química y física moderna.
Masa atómica
En la historia de la química, los primeros científicos en determinar los pesos atómicos fueron John Dalton entre 1803 y 1808, y Jöns Jakob Berzelius entre 1808 y 1826. Los pesos atómicos fueron definidos originalmente en relación al elemento hidrógeno, el más ligero, tomándolo como 1, y en 1820, la hipótesis de Prout indicaba que las masas atómicas de todos los elementos deberían ser un múltiplo entero del peso del hidrógeno. Sin embargo, Berzelius pronto probó que esta hipótesis no siempre se sostenía, y en algunos casos, como el cloro, el peso atómico caía casi exactamente entre dos múltiplos del peso del hidrógeno. Posteriormente, se mostró que esto se debía a un efecto causado por los isótopos, y que la masa atómica de los isótopos puros, o núclidos, era múltiplo de la masa del hidrógeno, en un margen de diferencia del 0,96%.
Modelo del átomo cúbico
El modelo del átomo cúbico fue de los primeros modelos atómicos en el que los electrones del átomo estaban situados en los ocho vértices de un cubo. Esta teoría se desarrolló en 1902 por Gilbert N. Lewis, que la publicó en 1916 en el artículo «The Atom and the Molecule» ("El átomo y la molécula"); sirvió para darse cuenta del fenómeno de la valencia. Se basa en la regla de Abegg. Fue desarrollada posteriormente por Irving Langmuir en 1919, como el átomo del octeto cúbico. La figura a continuación muestra las estructuras de los elementos de la segunda fila de la tabla periódica.
Teoría atómica
Ya que se descubrió que los átomos podían dividirse, los físicos inventaron el término «partículas elementales» para describir las partes "indivisibles", aunque no indestructibles, de un átomo. El campo de ciencia que estudia las partículas subatómicas es la física de partículas y es en este campo donde los físicos esperan descubrir la auténtica naturaleza fundamental de la materia.
Historia de la química
Los tubos de descarga consistían en tubos de vidrio en los que se hacía parcialmente el vacío, por lo que en su interior quedaba un gas en concentración muy pequeña (denominado gas enrarecido). Dentro se alojaban además dos bornes separados (ánodo y cátodo) de un circuito eléctrico, y se estudiaba lo que ocurría en el interior cuando se hacía pasar una corriente eléctrica a través del tubo. El químico y físico inglés William Crookes fue el pionero en el campo de los tubos de descarga, al inventar el tubo de Crookes, un tubo de descarga experimental en el que pudo estudiar el comportamiento de los rayos catódicos que lo atravesaban. Crookes destacó por estos estudios de los rayos catódicos al resultar fundamentales para el desarrollo de la física atómica, puesto que ayudaron a desvelar la estructura del átomo. Sus investigaciones consistieron en observar los efectos de las descargas eléctricas en el espacio oscuro alrededor del cátodo, situado en el interior de los tubos que tenían una atmósfera muy tenue de gas, actualmente es denominado espacio oscuro de Crookes en su honor. Demostró que los rayos catódicos se desplazaban en líneas rectas y producían fosforescencia al chocar con determinadas sustancias (luego estaban formados por partículas materiales cargadas negativamente). Además Crookes aplicó las técnicas espectroscópicas para estudiar los compuestos de selenio. En 1861 Crookes usó el mismo proceso para descubrir el talio en algunos depósitos seleníferos. Continuó trabajando con el nuevo elemento, lo aisló y estudió sus propiedades, y en 1873 determinó su peso atómico.
Ralph A. James
Igualmente, el americio (número atómico 95) fue descubierto en 1944-45 por Glenn T. Seaborg (1912-1999), Ralph A. James, Leon O. Morgan (Tom), y Albert Ghiorso durante su trabajo con plutonio en la Universidad de Chicago dentro del proyecto Manhattan, mediante irradiación de plutonio con neutrones dentro del ciclotrón de 60 pulgadas de la Universidad de California en Berkeley. Recibe ese nombre en honor del continente americano.
Programa atómico de Japón
En 1934, el profesor Hikosaka Tadayoshi de la Universidad de Tohoku elaboró la "Teoría de la física atómica". Hikosaka indicó la enorme energía que contenían los átomos y la posibilidad de desarrollar tanto la generación de energía nuclear como la creación de armamento. En diciembre de 1938, los químicos alemanes Otto Hahn y Fritz Strassmann enviaron un manuscrito a "Naturwissenschaften" indicando que había detectado un elemento, el bario, después de bombardear uranio con neutrones; al mismo tiempo, comunicaron sus resultados a Lise Meitner. Meitner, y su sobrino Otto Robert Frisch, interpretaron correctamente estos resultados como una fisión nuclear y Frisch lo confirmó experimentalmente el 13 de enero de 1939. Físicos del todo el mundo seguidamente desarrollaron reacciones en cadena e indicaron a sus gobiernos la posibilidad de desarrollar armamento nuclear.
Historia de la química
Platón (427-347 a.C.) y después Aristóteles (384-322 a. C.) afirmaron la teoría de los elementos "peripatéticos" desarrollada por un conocimiento intuitivo y no por experimentación: la materia no presenta ningún atributo, pero si se le podía infundir las cualidades o propiedades de calor, frío, sequedad y humedad. Asumiendo que los elementos en realidad eran propiedades por las cuales los objetos eran reconocidos y diferenciados. Por lo que adoptó el "doble dualismo" es decir por la combinación de dos de estas cuatro propiedades se podrían obtener distintos tipos de objetos:Las teorías iniciales sobre el atomismo se remontan a la Antigua Grecia y la Antigua India. El atomismo griego se inició con los filósofos Leucipo de Mileto y su discípulo Demócrito alrededor del 380 a. C., que propusieron que la materia estaba compuesta por diminutas partículas indivisibles e indestructibles, denominadas por ello "átomos" (del griego ἄτομος «sin partes», «que no se dividen»). Afirmaciones similares fueron realizadas por el filósofo indio Kanada en sus textos de la escuela Vaisesika en un periodo cercano. También los jainistas de la época tenían creencias atomistas.
Historia de la química
Tras haber estado aparcado el atomismo desde la antigüedad y únicamente esbozado en los modelos mecánicos corpusculares, la teoría atómica es retomada por John Dalton, quien postuló que los átomos eran partículas indivisibles que permanecen inalteradas en los compuestos, a partir de lo cual se pudieron establecer las leyes estequiométricas, base de la actual estequiometría.
Historia de la teoría molecular
De forma similar a éstas ideas, en 1803 John Dalton usó el peso atómico del hidrógeno, el elemento más ligero, como unidad y determinó, por ejemplo, que el radio para el Anhidro nitroso es de 2 a 3, lo cual da la fórmula NO. Curiosamente, Dalton imaginó incorrectamente que los átomos se "enganchaban" entre sí para formar moléculas. Más tarde, en 1808m Dalton publicó su famoso diagrama de "átomos" combinados:
Amedeo Avogadro
Envía la memoria en la que desarrolla esta teoría al "Journal de Physique, de Chimie et d'Histoire naturelle" que lo publicó el 14 de julio de 1811 bajo el título de "Essai d'une manière de déterminer les masses relatives des molecules élémentaires des corps, et les proportions selon lesquelles elles entrent dans ces combinaisons" (Ensayo de una manera de determinar las masas relativas de las moléculas elementales de los cuerpos, y las proporciones según las cuales entran en estas combinaciones). La dificultad más importante que tuvo que superar concernía a la confusión existente en aquella época entre átomos y moléculas. Una de sus contribuciones más importantes fue clarificar la distinción entre ambos conceptos, admitiendo que las moléculas pueden estar constituidas por átomos iguales (distinción que no hacía Dalton, por ejemplo). En realidad, nunca usó la palabra átomo en sus trabajos (en aquella época los términos "átomo" y "molécula" se utilizaban de manera indistinta), pero consideraba que existían tres tipos de moléculas, de las cuales una era una molécula elemental (el actual "átomo"). También efectúa la distinción entre los términos masa y peso.
Teoría atómica
En química y física, la teoría atómica es una teoría científica sobre la naturaleza de la materia que sostiene que está compuesta de unidades discretas llamadas átomos. Empezó como concepto filosófico en la Antigua Grecia y logró ampliar aceptación científica a principios del siglo XIX cuando los descubrimientos en el campo de la química demostraron que la materia realmente se comportaba como si estuviese hecha de átomos.
Material luminiscente
Más tarde, el dispositivo de Crookes fue utilizado por el gran físico Ernest Rutherford para descubrir que los átomos se componen de un núcleo rodeado por una nube de electrones, desde entonces muchos otros materiales luminiscentes se han descubierto y fabricado.
Historia de la teoría atómica
Para algunos filósofos, entre ellos Aristóteles y Platón, pensar en la existencia del vacío iba en contra de su propia lógica. Con el surgimiento del método científico propuesto por Galileo y el de las leyes de Newton, en los siglo XVII y XVIII respectivamente, se retomó la idea del átomo como partícula fundamental constituyente de la materia. Así surgió la etapa clásica de la historia de la composición de la materia, durante la cual se estableció el modelo de partículas.
William Prout
A Prout se le recuerda sobre todo, sin embargo, por sus investigaciones en química física. En 1815, basándose en las tablas de pesos atómicos disponibles en su época, estableció de la hipótesis de que el peso atómico de todo elemento es un número entero múltiplo del peso del hidrógeno, sugiriendo que el átomo del hidrógeno es la única partícula realmente fundamental, y que los átomos de los otros elementos químicos están hechos de agrupaciones de varios átomos de hidrógeno. Aunque la hipótesis de Prout no fue corroborada posteriormente por las medidas más ajustadas de los pesos atómicos, fue una aproximación lo suficientemente fundamental a la estructura del átomo, para que en 1920 Ernest Rutherford eligiese el nombre del recién descubierto protón para, entre otras razones, reconocer el mérito de Prout.
Física nuclear
En 1913 Niels Bohr publicó su modelo de átomo, consistente en un núcleo central compuesto por partículas que concentran la práctica mayoría de la masa del átomo (neutrones y protones), rodeado por varias capas de partículas cargadas casi sin masa (electrones). Mientras que el tamaño del átomo resulta ser del orden del angstrom (10 m), el núcleo puede medirse en fermis (10 m), o sea, el núcleo es 100 000 veces menor que el átomo.
Núcleo atómico
Así ni el modelo atómico de Dalton ni el de Thomson incluían ninguna descripción del núcleo atómico. La noción de núcleo atómico surgió en 1911 cuando Ernest Rutherford y sus colaboradores Hans Geiger y Ernest Marsden, utilizando un haz de radiación alfa, bombardearon hojas laminadas metálicas muy delgadas, colocando una pantalla de sulfuro de zinc a su alrededor, sustancia que tenía la cualidad de producir destellos con el choque de las partículas alfa incidentes. La hoja metálica fue atravesada por la mayoría de las partículas alfa incidentes; algunas de ellas siguieron en línea recta, otras fueron desviadas de su camino, y lo más sorprendente, muy pocas rebotaron contra la lámina.
Átomo
Aristóteles, posteriormente, postula que la materia estaba formada por cuatro elementos, pero niega la idea de átomo. La teoría atomista fue sin embargo mantenida por diversas escuelas filosóficas, entre ellas la epicúrea. Para Epicuro, los átomos son unidades indivisibles que poseen tres propiedades: forma, tamaño y peso. Se encuentran permanentemente en movimiento y se unen unos a otros en virtud de sus formas. Su número es infinito y la cantidad de sus formas también es muy grande (aunque no necesariamente infinita). Las propiedades de los cuerpos derivan de las propiedades atómicas.
Cromosoma
Los cromosomas fueron observados en células de plantas por el botánico suizo Karl Wilhelm von Nägeli en 1842 e, independientemente, por el científico belga Edouard Van Beneden en lombrices del género "Ascaris". El uso de drogas basofílicas (p. ej. las anilinas) como técnica citológica para observar el material nuclear fue fundamental para los descubrimientos posteriores. Así, el citólogo alemán Walther Flemming en 1882 definió inicialmente la cromatina como «la sustancia que constituye los núcleos interfásicos y que muestra determinadas propiedades de tinción».
Historia de la teoría atómica
La historia del modelo atómico se puede dividir en tres etapas en que se propuso la existencia para comprender la composición de la materia: la primitiva; en la que surgieron las primeras ideas con el fin de dar una explicación crédula sobre cómo la materia estaba compuesta en su interior, la clásica; en la que se retomaron las primeras ideas surgidas años antes durante un período conocido como el Renacimiento donde científicos y expertos comenzaron debates e investigaciones por crear un modelo tanto creíble como verdadero, y la moderna; donde las ideas al fin se unificaron y dieron lugar al modelo aceptado hasta el día de hoy.
Albert Einstein
Antes de este trabajo los átomos se consideraban un concepto útil en física y química, pero al contrario de lo que cuenta la leyenda, la mayoría de los físicos contemporáneos ya creían en la teoría atómica y en la mecánica estadística desarrollada por Boltzmann, Maxwell y Gibbs; además ya se habían hecho estimaciones bastante buenas de los radios del núcleo y del número de Avogadro. El artículo de Einstein sobre el movimiento atómico entregaba a los experimentalistas un método sencillo para contar átomos mirando a través de un microscopio ordinario.
Historia de la química
A lo largo del siglo XIX la química estuvo dividida entre los seguidores y detractores de la teoría atómica de Dalton, como Wilhelm Ostwald y Ernst Mach. Los impulsores más decididos de la teoría atómica inicial fueron Amedeo Avogadro, Ludwig Boltzmann, entre otros, que consiguieron grandes avances en la comprensión del comportamiento de los gases. La disputa sobre la existencia de los átomos se zanjaría definitivamente con la explicación del efecto browniano por Albert Einstein en 1905 y los respectivos experimentos de Jean Perrin. Muchos fueron los investigadores que trabajaron bajo la hipótesis atómica. Svante Arrhenius intuyó en parte la estructura interna de los átomos proponiendo su teoría de la ionización en las disoluciones. Aunque su verdadera estructura no se vislumbraría hasta principios del siglo XX, a partir de los trabajos de Ernest Rutherford, seguidos por el modelo atómico de Bohr.
Modelo atómico de Rutherford
La importancia del modelo de Rutherford residió en proponer por primera vez la existencia de un núcleo central en el átomo (término que acuñó el propio Rutherford en 1912, un año después de que los resultados de Geiger y Mardsen fueran anunciados oficialmente). Lo que Rutherford consideró esencial, para explicar los resultados experimentales, fue «una concentración de carga» en el centro del átomo, ya que, sin ella, no podía explicarse que algunas partículas fueran rebotadas en dirección casi opuesta a la incidente. Este fue un paso crucial en la comprensión de la materia, ya que implicaba la existencia de un núcleo atómico donde se concentraba toda la carga positiva y más del 99,9% de la masa. Las estimaciones del núcleo revelaban que el átomo en su mayor parte estaba vacío.
Historia del ateísmo
Diágoras de Melos (siglo V a. C.) es conocido como el primer ateo. Hacía públicos los misterios eleusinos y desanimaba a la gente a ser iniciada, por lo que fue condenado a muerte por blasfemia. Poco después los atomistas Leucipo y Demócrito intentaron explicar el mundo de una forma totalmente materialista, sin hacer referencia a lo espiritual o lo místico. El movimiento que agita los átomos, los agrega y disgrega, destruyendo o dando origen a otros cuerpos, es un movimiento que está regido por una ley ciega y sin ninguna finalidad, esta ley está en el interior de la materia y no procede de ninguna inteligencia ni divina ni humana que lo dirija.
Núcleo atómico
Por esas mismas fechas (1909) Ernest Rutherford realizó un experimento en el que Hans Geiger y Ernest Marsden, bajo su supervisión dispararon partículas alfa (núcleos de helio) en una delgada lámina de oro. El modelo atómico de Thomson predecía que la de las partículas alfa debían salir de la lámina con pequeñas desviaciones de sus trayectorias. Sin embargo, descubrió que algunas partículas se dispersan a grandes ángulos, e incluso completamente hacia atrás en algunos casos. Este descubrimiento en 1911, llevó al modelo atómico de Rutherford, en que el átomo está constituido por protones y electrones. Así, el átomo del nitrógeno-14 estaría constituido por 14 protones y 7 electrones.
Experimento de Rutherford
Los experimentos de Rutherford fueron una serie de experimentos históricos mediante los cuales los científicos descubrieron que cada átomo tiene un núcleo donde tiene las cargas positivas y la mayor parte de su masa se concentran. Ellos dedujeron esto midiendo cómo un haz de partículas alfa se dispersa cuando golpea una delgada hoja metálica. Los experimentos se realizaron entre 1908 y 1924 por Hans Geiger y bajo la dirección de Ernest Rutherford en los laboratorios de la Universidad de Mánchester.
Átomo (DC Comics)
El Átomo original, Al Pratt, apareció por primera vez en "All-American Comics" #19 (octubre de 1940). Él no tenía ningún superpoder inicialmente; en cambio, era un diminuto estudiante de la universidad y después se convirtió en físico, usualmente descrito como un "tipo rudo", un símbolo de todos los pequeños jóvenes que todavía podrían representar una diferencia. Pratt era un miembro fundador de la Sociedad de la Justicia de América. Murió en la lucha contra Extant durante la Hora Cero (Zero Hour).
Historia de la teoría atómica
La búsqueda de una teoría atómica, una teoría de la naturaleza de la materia que afirma que está compuesta por pequeñas partículas llamadas átomos, comenzó en tiempos remotos, aproximadamente en el siglo VI a. C. Los vaisesika y los niaiá desarrollaron elaboradas teorías de cómo los átomos se combinaban en objetos complejos. Los griegos continuaron con su búsqueda, pero a diferencia de otros, estos no querían explicar la estructura interna, sino el cambio y la permanencia. La teoría atómica fue abandonada durante mucho tiempo y no se restauró su investigación hasta el Renacimiento y sus siglos posteriores, cuando se plantearon las bases de lo que hoy se considera es el correcto modelo atómico, introducido por John Dalton.
Leucipo de Mileto
Leucipo es considerado por Diógenes Laercio y Aristóteles como el fundador del atomismo, quien postuló a los átomos como principio de las cosas, aunque según Sexto Empírico le presta la invención del átomo a Mosco de Sidón, un fisiólogo o filósofo natural fenicio.
Átomo (DC Comics)
Nacido en Hong Kong, Ryan era un protegido por mucho tiempo de Ray Palmer después de que le tenía en contacto a través de cartas por tanto tiempo. Después de la desaparición de Palmer, Ryan movió al Pueblo de Ivy Town en América al asumir el lugar de su mentor en el personal de Universidad de Ivy Town. Debido a las pistas dejadas por Palmer, Ryan descubrió un "el bio-cinturón," que según este alega que tiene el poder de encoger o aumentar la densidad como el usado por su predecesor, y se volvió el nuevo Atom, aparentemente con la bendición clara de Palmer. Aunque tomado con el estilo de vida del superhéroe, Ryan es por encima de todo un científico y se acerca muchas de sus aventuras de la perspectiva de descubrimiento científico e investigación.
Electrón
Los enlaces químicos entre átomos fueron explicados por Gilbert Newton Lewis, quien en 1916 propuso que un enlace covalente entre dos átomos se mantiene por un par de electrones compartidos entre ellos. Más tarde, en 1923, Walter Heitler y Fritz London dieron una explicación completa sobre la formación de pares de electrones y los enlaces químicos en términos mecánico-cuánticos. En 1919, el químico estadounidense Irving Langmuir amplió el modelo estático del átomo de Lewis y sugirió que todos los electrones eran distribuidos en «capas esféricas sucesivas (casi) concéntricas, todas de grueso idéntico». Estas capas se encontraban, según Langmuir, divididas en un número de celdas en las que cada una contenía un par de electrones. Con este modelo, el científico estadounidense fue capaz de explicar cualitativamente las propiedades químicas de todos los elementos de la tabla periódica, que ya se sabía que se parecían entre sí según la ley periódica formulada por Dmitri Mendeléiev.
Capitán Átomo
El nombre de este capitán moderno se establece como Nathaniel Christopher Adam, un oficial de la Fuerza Aérea de los Estados Unidos y veterano de la Guerra de Vietnam. Adam había sido incriminado por un crimen y, bajo la justicia militar, fue condenado a muerte; esto tuvo lugar bajo el control del coronel Wade Eiling en el año 1968. Como alternativa a la ejecución, se le "pidió" a Adam que participara en el "Proyecto: Capitán Átomo", un experimento militar con una mínima posibilidad de supervivencia. Estuvo de acuerdo con esto a cambio de un indulto presidencial incondicional. El experimento implicó probar el casco de una nave alienígena estrellada colocando a un ser humano (Adam) dentro de la nave de metal y luego haciendo explotar un arma atómica bajo ello. El arma se disparó y Adam aparentemente se desintegró. Dieciocho años después, Adam reapareció de repente. El metal alienígena, ahora unido alrededor de su cuerpo, le otorgó habilidades increíbles mucho más allá de las de un simple mortal. Unido con el metal, Nathaniel Adam ahora tenía poderes que resultaban de la capacidad del metal para acceder al "campo cuántico".Se reveló que el metal alienígena podía absorber energía, pero más allá de cierto umbral, cualquier exceso de absorción lo obligaría a avanzar en el tiempo, según la cantidad de energía obtenida.
Academia de Artillería de Segovia
Este fue un concepto revolucionario entre la comunidad científica. Los adversarios de Proust creían que los compuestos podían combinarse en cualquier cantidad. Fue hasta que John Dalton dio a conocer la teoría atómica, que indica que todos los compuestos están formados por átomos, cuando se le dio credibilidad a las afirmaciones de Proust.
Átomo
Los protones y neutrones de un átomo se encuentran ligados en el núcleo atómico, en la parte central del mismo. El volumen del núcleo es aproximadamente proporcional al número total de nucleones, el número másico "A", lo cual es mucho menor que el tamaño del átomo, cuyo radio es del orden de 10 fm o 1 ángstrom (Å). Los nucleones se mantienen unidos mediante la fuerza nuclear, que es mucho más intensa que la fuerza electromagnética a distancias cortas, lo cual permite vencer la repulsión eléctrica entre los protones.
Núcleo atómico
El descubrimiento de los electrones fue la primera indicación de la estructura interna de los átomos. A comienzos del siglo XX el modelo aceptado del átomo era el de J.J Thomson, 'pudín de pasas', modelo en el cual el átomo era una gran bola de carga positiva con los pequeños electrones cargados negativamente incrustado dentro de la misma. Por aquel entonces, los físicos habían descubierto también tres tipos de radiaciones procedentes de los átomos: alfa, beta y radiación gamma. Los experimentos de 1911 realizados por Lise Meitner y Otto Hahn, y por James Chadwick en 1914 mostraron que el espectro de decaimiento beta es continuo y no discreto. Es decir, los electrones son expulsados del átomo con una gama de energías, en vez de las cantidades discretas de energía que se observa en rayos gamma y decaimiento alfa. Esto parecía indicar que la energía no se conservaba en estos decaimientos. Posteriormente se descubrió que la energía sí se conserva, con el descubrimiento de los neutrinos.
Historia de la química
A mediados del siglo XIX se crearon dos técnicas que resultarían fundamentales para el estudio de la estructura del átomo: la espectroscopía y los tubos de descarga. Entre 1859 y 1860 Robert Bunsen y Gustav Kirchhoff crearon el análisis de espectros. Los espectros atómicos son series de líneas que registran la energía emitida o absorbida por los átomos. En un espectrómetro se excitaba una muestra gaseosa, generalmente calentándola, y se hacía pasar la luz resultante por un prisma que separaba la energía de distintas frecuencias, que se imprimían haciéndolas pasar por una placa fotográfica. Si el espectro era de absorción lo que se descomponía era la luz que se hacía pasar a través de la muestra de gas, y se registraban las frecuencias que absorbía. El resultado era una tira de papel con series de líneas en distintas posiciones según los distintos elementos, que representaban las frecuencias de emisión o absorción características de cada elemento. Bunsen y Kirchoff usaron la espectroscopía para el análisis químico, al poder identificar con esta técnica la presencia de sustancias nuevas en las muestras, y así consiguieron descubrir el cesio y el rubidio. Enseguida los científicos se dieron cuenta de que las líneas de los espectros se disponían de forma periódica en series matemáticamente formulables, y posteriormente se asociarían con la estructura de los átomos.
Antonius van den Broek
La idea de la correlación directa de la carga del núcleo del átomo y la tabla periódica se contenía en su artículo publicado en la revista científica "Nature" el 20 de julio de 1911, justo un mes después Rutherford publicó los resultados de sus experimentos que demostraron la existencia de una pequeña partícula cargada positivamente que era núcleo del átomo (véase el Modelo de Rutherford ). Sin embargo, el documento original de Rutherford observó solamente que la carga del núcleo era grande, del orden de aproximadamente el 99.99 de la carga total del átomo y la mitad del peso atómico del átomo, en unidades de número entero de la masa de hidrógeno. Rutherford sobre esta base hizo la sugerencia tentativa de que los núcleos atómicos están compuestos de un número de núcleos de helio, cada uno con una carga correspondiente a la mitad de su peso atómico. Esto haría que la carga nuclear casi igual al número atómico de los átomos más pequeños, con una cierta desviación de esta regla para los átomos más grandes, como el oro. Por ejemplo, Rutherford encontró la carga de oro para ser alrededor de 100 unidades y pensó que tal vez que podría ser exactamente 98 (que sería cerca de la mitad de su peso atómico). Pero el lugar de oro en la tabla periódica (y por lo tanto su número atómico) era conocido por ser 79.
Teoría atómica
En 1918, Rutherford logró partir el núcleo del átomo al bombardear gas nitrógeno con partículas alfa, y observó que el gas emitía núcleos de hidrógeno. Rutherford concluyó que los núcleos de hidrógeno procedían de los núcleos de los mismos átomos de nitrógeno. Más tarde descubrió que la carga positiva de cualquier átomo equivalía siempre a un número entero de núcleos de hidrógeno. Esto, junto con el hecho de que el hidrógeno —el elemento más ligero— tenía una masa atómica de 1, le llevó a afirmar que los núcleos de hidrógeno eran partículas singulares, constituyentes básicos de todos los núcleos atómicos: se había descubierto el protón. Un experimento posterior de Rutherford mostró que la masa nuclear de la mayoría de los átomos superaba a la de los protones que tenía. Por tanto, postuló la existencia de partículas sin carga, hasta entonces desconocidas más tarde llamadas neutrones, de donde provendría este exceso de masa.
Bombardeos atómicos de Hiroshima y Nagasaki
Los Estados Unidos, con la ayuda del Reino Unido y Canadá en sus respectivos proyectos secretos «Tube Alloys» y «Chalk River Laboratories», diseñaron y fabricaron las primeras bombas atómicas bajo lo que fue llamado «Proyecto Manhattan». La investigación científica fue dirigida por el físico estadounidense Robert Oppenheimer. La bomba atómica fue probada el 16 de julio de 1945, cerca de Alamogordo, Nuevo México, en lo que se conoció como «Prueba Trinity». La bomba utilizada en la prueba, llamada «gadget», causó una explosión cercana a la que ocasionarían 20 000 toneladas de TNT, mucho mayor de la esperada.
Ernest Lawrence
Su invento empezó como un boceto en un trozo de una servilleta de papel. En 1929, mientras estaba en la biblioteca, echó un vistazo a un artículo de revista escrito por el físico noruego Rolf Widerøe, y se sintió intrigado por uno de los diagramas. En este se representaba un dispositivo con una serie de electrodos de distinta longitud y que producía partículas de alta energía por medio de una sucesión de pequeñas «pulsaciones». En esos años, los físicos comenzaban a explorar el núcleo atómico. En 1919, el físico neozelandés Ernest Rutherford había bombardeado átomos de nitrógeno con partículas alfa y logrado extraer protones de algunos de sus núcleos. No sabían que los núcleos tienen una carga positiva que repele otros núcleos con la misma carga eléctrica y están unidos firmemente por una fuerza que apenas empezaban a entender. Para separarlos o desintegrarlos, se requeriría de energías más altas, del orden de millones de voltios.
Modelo atómico de Bohr-Sommerfeld-Catalán
Sommerfeld valoró el descubrimiento de Catalán y demostró que las líneas observadas del espectro se debían a transiciones entre estados electrónicos múltiples, producidos por la diversidad de estados cuánticos que pueden adquirir esos átomos. Dedujeron que las líneas del espectro correspondían a variaciones del estado energético del electrón, por cambio de su órbita. Este descubrimiento resultó incluso más importante que el inicial de Niels Böhr, pues permitió estudiar y explicar con detalle la estructura de átomos más complejos que el del hidrógeno. Ese mismo año, en junio (1922), Böhr comentó los resultados de Catalán en sus conferencias sobre ‘’Theory of Atomic Structure’’ desarrolladas en Gotinga, frente alumnos del fuste de Heisemberg y Pauli.
Hipótesis del átomo primigenio
Posteriormente, en 1930, George Lemaître publicó, en la revista "Monthly Notices" de la Royal Astronomical Society, un artículo en el que proponía la idea de que, a partir de una singularidad inicial, una especie de “átomo primitivo”, "átomo primigenio" o “huevo cósmico”, se habría producido, en los primeros momentos de la Creación, una explosión a partir de la cual se originó el Universo. El astrónomo Fred Hoyle, con intención crítica y un tanto irónica, llamó a esta explosión el Big Bang, y esta denominación hizo fortuna. Ante la propuesta de Lemaître, su antiguo maestro, el astrónomo Eddington, encontró la idea poco satisfactoria y al mismo Einstein le pareció sospechosa ya que la consideraba ampliamente reminiscente del dogma cristiano de la Creación que tenía, a su juicio, poca justificación científica.
Teoría atómica
En 1827, el botánico británico Robert Brown observó que las partículas de polvo dentro de los granos de polen que flotan en el agua constantemente vibran sin razón aparente. En 1905, Albert Einstein teorizó que este movimiento browniano era causado por el continuo golpeteo de las moléculas de agua y desarrolló un modelo matemático para describirlo. En 1908 el físico francés Jean Perrin la validó experimentalmente, lo que proveyó de validación adicional a la teoría particular (y por extensión a la teoría atómica).
Teoría atómica
La idea de que la materia está hecha de unidades discretas es una muy antigua y surge en muchas culturas antiguas como Grecia (Demócrito, Leucipo de Mileto), Roma (Lucrecio) e India (los jainistas Ajivika y Cārvāka y las escuelas Nyaya y Vaisheshika). No obstante, estas ideas estuvieron fundadas en el razonamiento filosófico y teológico más que en la evidencia y la experimentación. Debido a ello, no podían convencer a todos y el atomismo era una entre varias teorías rivales sobre la naturaleza de materia. No fue hasta el siglo XIX cuando los científicos abrazaron y refinaron la idea, ya que la floreciente ciencia de la química produjeron descubrimientos que podían explicarse fácilmente utilizando el concepto del átomo. También, resalta la influencia del científico serbio Ruđer Bošković (1711-1787), primero en bosquejar una teoría atómica moderna de fundamento newtoniano que establece fuerzas de cohesión y de repulsión.
Teoría de nudos
A finales del siglo XIX, se inició un estudio sistemático de la teoría, cuando los matemáticos y físicos se dedicaron a tabular nudos. Lord Kelvin (1867) propuso la idea de que los átomos eran nudos, formados por pequeños vórtices o corrientes cerradas de éter. Creía que, si clasificaba todos los nudos posibles, podría explicar cómo los átomos absorben y emiten luz. Ahora sabemos que esta idea es incorrecta. El físico Peter Tait pasó muchos años realizando una lista de nudos con la creencia de que estaba creando una tabla de elementos. Cuando el éter no fue detectado en el experimento de Michelson y Morley, la teoría de los átomos modelados mediante nudos fue desechada, y la teoría de los nudos perdió parte de su interés para los físicos.
Átomo
Los átomos no están delimitados por una frontera clara, por lo que su tamaño se equipara con el de su nube electrónica. Sin embargo, tampoco puede establecerse una medida de esta, debido a las propiedades ondulatorias de los electrones. En la práctica, se define el "radio atómico" estimándolo en función de algún fenómeno físico, como la cantidad y densidad de átomos en un volumen dado, o la distancia entre dos núcleos en una molécula.
Antigravedad
En la actualidad se sabe que la materia está formada por átomos: partículas diminutas que a principios del siglo XX se creían indivisibles, y que hoy se teorizan formadas por un núcleo en donde se encontrarían los protones y neutrones, alrededor del cual girarían pequeñas partículas cargadas eléctricamente llamadas electrones. A principios del siglo XX, el físico Neozelandés Ernest Rutherford (Premio Nobel de Química 1908) teorizó que los átomos estarían compuestos por un núcleo central y partículas negativas electrones girando alrededor del núcleo (y no incrustados en él como afirmaba Joseph John Thomson). Esta teoría especulativa fue complementada por el físico Danés Niels Bohr (Premio Nobel de física 1922).
Historia de la teoría atómica
El científico inglés John Dalton basado en sus trabajos siguientes y en sus propios experimentos, desarrolló una teoría atómica en la cual proponía que cada elemento químico estaba compuesto de un único átomo, y aunque no pueden ser alterados o destruidos por medios químicos, estos pueden combinarse para formar estructuras más complejas (compuestos químicos). Esto marcó la primera teoría científica verdadera del átomo, desde que Dalton llegó a sus conclusiones mediante la experimentación y el examen de sus resultados de una manera empírica. No está claro hasta qué punto su teoría atómica podría haber sido inspirada por las ideas anteriores. Dalton creía que la teoría atómica podría explicar porqué el agua absorbía diferentes gases en diferentes proporciones, hipotetizando que esto se debe a las diferencias en la masa y a la complejidad de las partículas de los gases.
Núcleo atómico
Luego del descubrimiento del neutrón, por James Chadwick, Werner Heisenberg (que enunció años antes el principio de incertidumbre), indicó que los neutrones pueden ser parte del núcleo, y no así los electrones. Con esta teoría se resolvía totalmente el problema del spin que no coincidía, además de explicar todos los aspectos del comportamiento nuclear.
Química
El átomo es la unidad básica de la química. Se compone de un núcleo denso llamado núcleo atómico, el cual es rodeado por un espacio denominado «nube de electrones». El núcleo se compone de protones cargados positivamente y neutrones sin carga (ambos denominados nucleones). La nube de electrones son electrones que giran alrededor del núcleo cargados negativamente.
Energía nuclear
El modelo de átomo propuesto por Niels Bohr consiste en un núcleo central compuesto por partículas que concentran la mayoría de la masa del átomo (neutrones y protones), rodeado por varias capas de partículas cargadas casi sin masa (electrones). Mientras que el tamaño del átomo resulta ser del orden del angstrom (10 m), el núcleo puede medirse en fermis (10 m), o sea, el núcleo es 100000 veces menor que el átomo.
Experimento de Franck y Hertz
En 1913, Niels Bohr propuso un nuevo modelo del átomo, (átomo de Bohr), y de órbitas de los electrones, que se basaba en el modelo del átomo de Rutherford (análogo a un sistema planetario). Su modelo tenía cuatro postulados, uno de ellos era relativo a la cuantización de las órbitas de los electrones. Así, los primeros experimentos consistían en poner en evidencia esta cuantización. Estos primeros experimentos usaban la luz, y a la época se sabía que esta estaba formada por "cuantos de energía". Por ello, se reprochaba a Bohr que los resultados de la cuantización de las órbitas (y por tanto la cuantización de los estados de energía de los electrones del átomo) se debían sólo a la cuantización de la luz.
Átomo
Cada átomo se compone de un núcleo y uno o más electrones unidos al núcleo. El núcleo está compuesto de uno o más protones y típicamente un número similar de neutrones. Los protones y los neutrones son llamados nucleones. Más del 99,94 % de la masa del átomo está en el núcleo. Los protones tienen una carga eléctrica positiva, los electrones tienen una carga eléctrica negativa y los neutrones no tienen carga eléctrica. Si el número de protones y electrones son iguales, ese átomo es eléctricamente neutro. Si un átomo tiene más o menos electrones que protones, entonces tiene una carga global negativa o positiva, respectivamente, y se denomina ion (anión si es negativa y catión si es positiva).
Historia de la química
La teoría de Lewis del enlace químico siguió evolucionando y en 1916 publicó su influyente artículo "The Atom of the Molecule" (el átomo de la molécula), donde propuso que un enlace químico se forma por la interacción conjunta de dos electrones compartidos. El modelo de Lewis identificaba el enlace químico clásico con la compartición de un par de electrones entre los dos átomos enlazados. Lewis introdujo en este artículo los «diagramas de electrones de puntos» para representar las estructuras electrónicas de los átomos y las moléculas que actualmente se conocen como estructuras de Lewis, que se usan prácticamente en todos los libros de texto de introducción a la química.
Reactores de fusión nuclear
Para entender algo mejor el fenómeno de Fusión nuclear hay que adentrarse en la física atómica y tener en cuenta los Criterios de Lawson, enunciados por John Lawson en 1957. En la base de la física atómica, el átomo se compone de un núcleo central formado por protones, que tienen carga eléctrica positiva, y neutrones, que son eléctricamente neutros. Orbitando alrededor del núcleo se encuentran los electrones, cargados negativamente.
Átomo
El químico ruso Dmítri Ivánovich Mendeléyev creó en 1869 una clasificación de los elementos químicos en orden creciente de su masa atómica, remarcando que existía una periodicidad en las propiedades químicas. Este trabajo fue el precursor de la tabla periódica de los elementos como la conocemos actualmente.
Chronos (cómic)
Chronos hizo su debut en la ciudad Ivy Town, pero fue derrotado por el Átomo cuando intentó robar un reloj atómico debido a una idea que irónicamente le dio Ray Palmer. Estuvo a punto de deducir la identidad secreta del Átomo cuando se dio cuenta de que el átomo lo atacó poco después de que Ray lo viera, y logró capturar al Átomo y colocarlo dentro de un reloj. El átomo escapó mientras Chronos entraba en una bóveda, y usó un truco para hacerle pensar que estaba equivocado. Sin embargo, escapó de la cárcel al adaptar el reloj de un guardia, haciendo que los tics fueran tan fuertes que rompieron la puerta de su celda. Luego trató de robar una colección de relojes húngaros históricos, cada uno de los cuales tenía una gema escondida en su interior, pero nuevamente fue derrotado. Desde entonces, el Átomo ha frustrado todos los planes de Chronos. Cada aparición o nuevo crimen provocó una evolución en el armamento de Chronos. Su estudio del tiempo condujo a invenciones más intrincadas y revolucionarias: lentes que evitan que la gente vea ciertos eventos (por ejemplo, su vehículo de escape u otro objeto específico), circuitos integrados en su disfraz que podrían controlar el flujo de tiempo local (congelar personas a tiempo o alterando su propia percepción del tiempo), un reloj de arena de tiempo concentrado que podría acelerar puntos brevemente e incluso hacer que los ladrillos junto a la bóveda de un banco se desmoronen en unos segundos, y finalmente una máquina del tiempo completamente funcional (antes de que se destruyeran los diseños).
Química
El científico inglés John Dalton propone en 1803 la teoría moderna de los átomos en su libro, "La teoría atómica", donde postula que todas las sustancias están compuestas de "átomos" indivisibles de la materia y que los diferentes átomos tienen diferentes pesos atómicos.
Átomo
La concepción del átomo que se ha tenido a lo largo de la historia ha variado de acuerdo a los descubrimientos realizados en el campo de la física y la química. A continuación se hará una exposición de los modelos atómicos propuestos por los científicos de diferentes épocas. Algunos de ellos son completamente obsoletos para explicar los fenómenos observados actualmente, pero se incluyen a manera de reseña histórica.
Muon
El muon fue la primera partícula elemental descubierta que no pertenecía a los átomos convencionales. Fue descubierto por Carl Anderson y Seth Neddermeyer en 1936, y confirmada su existencia posteriormente por J. C. Street y E. C. Stevenson, mientras estudiaban la radiación cósmica en una cámara de niebla, al detectar la presencia de partículas que se curvaban al pasar por un campo electromagnético de forma distinta a los electrones y a otras partículas conocidas, con una curvatura intermedia entre el electrón y el protón.
Historia de la química
Tras la publicación de la teoría atómica de Dalton en 1808, algunas de sus ideas centrales fueron rápidamente adoptadas por la mayoría de los químicos. Sin embargo durante medio siglo permaneció la incertidumbre de cómo se configuraría la teoría atómica y se aplicaría a las situaciones concretas. Por ejemplo con los datos empíricos disponibles hasta el momento varios químicos de distintos países desarrollaron diversos sistemas de pesos atómicos incompatibles. El físico italiano Amedeo Avogadro (1776-1856) publicó en 1811 una obra que mostraba una salida a esta difícil situación. Presentó la hipótesis de que los volúmenes iguales de cualquier gas, a la misma temperatura y presión, contenían el mismo número de moléculas; por lo cual la relación entre los pesos moleculares de dos gases era la misma proporción que la que había entre sus densidades, en las mismas condiciones de presión y temperatura. Además Avogadro razonó que los gases corrientes no estaban formados por átomos solitarios sino por moléculas que contenían dos o más átomos (que era el origen de los distintos pesos atómicos registrados). Así Avogadro fue capaz de resolver el problema con el que se habían topado Dalton y otros cuando Gay-Lussac reportó que por encima del los 100 °C el volumen del vapor de agua era dos veces el volumen del oxígeno usado para formarla. Según Avogadro la molécula de oxígeno se dividía en dos átomos para formar el agua.
Dispersión inelástica profunda
Las ideas para la detección de los quarks se formularon basándose en los experimentos de Rutherford en los primeros años del siglo XX. Rutherford había demostrado que en los átomos había un pequeño núcleo cargado en su centro usando partículas alfa disparadas contra una lámina de oro. La mayoría pasó con poca o ninguna desviación, pero algunas partículas fueron desviadas a grandes ángulos e incluso vinieron de regreso. Esto sugirió que los átomos tienen una estructura interna, y una gran cantidad de espacio vacío.
Átomo
Después de que Louis-Victor de Broglie propuso la naturaleza ondulatoria de la materia en 1924, la cual fue generalizada por Erwin Schrödinger en 1926, se actualizó nuevamente el modelo del átomo.
Historia de la teoría atómica
En los griegos, uno de los primeros filósofos en dar respuesta a cómo estaba constituida la materia fue Tales de Mileto. Él propuso que la materia básica o «elemento» que formaba todas las cosas del universo era el agua, ya que de todas las sustancias es la que parece encontrarse en mayor cantidad. El agua rodea la Tierra, impregna la atmósfera en forma de vapor, corre a través de los continentes, y la vida tal como la conocemos sería imposible sin ella. Anaxímenes (585-524 a. C.), otro filósofo griego de la ciudad de Mileto, propuso que el aire era esa sustancia elemental.
Modelo atómico de Dalton
En 1805, Gay-Lussac y Alexander von Humboldt mostraron que el agua estaba formada por dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno. En 1811, Amedeo Avogadro concretó la exacta composición del agua, basándose en lo que hoy se conoce como Ley de Avogadro y la evidencia de la existencia de moléculas diatómicas homonucleares. No obstante, estos resultados fueron ignorados en su mayor parte hasta 1860. Esto fue, en parte, por la creencia de que los átomos de un elemento no tenían ninguna afinidad química hacia átomos del mismo elemento. Además, algunos conceptos de la disociación de moléculas no estaban explicados en la Ley de Avogadro.
Átomo de hidrógeno
El átomo de hidrógeno es el átomo más simple que existe y el único que admite una solución analítica exacta desde el punto de vista de la mecánica cuántica. El átomo de hidrógeno, es conocido también como átomo monoelectrónico, debido a que está formado por un protón que se encuentra en el núcleo del átomo y que contiene más del 99,945 % de la masa del átomo, y un solo electrón -unas 1836 veces menos masivo que el protón- que "orbita" alrededor de dicho núcleo (aunque también pueden existir átomos de hidrógeno con núcleos formados por un protón y 1 o 2 neutrones más, llamados deuterio y tritio, respectivamente).
James Chadwick
En 1932, Chadwick realizó un descubrimiento fundamental en el campo de la física nuclear: descubrió la partícula en el núcleo del átomo que pasaría a llamarse neutrón, partícula que no tiene carga eléctrica. En contraste con los núcleos de helio (partículas alfa) que están cargados positivamente y, por lo tanto, son repelidos por las fuerzas eléctricas del núcleo de los átomos pesados, esta nueva herramienta para la desintegración atómica no necesita sobrepasar ninguna barrera electrónica y es capaz de penetrar y dividir el núcleo de los elementos más pesados. De esta forma, Chadwick allanó el camino hacia la fisión del uranio 235 y hacia la creación de la bomba atómica. Como reconocimiento por su descubrimiento, fue galardonado en 1932 con la medalla Hughes, concedida por la Royal Society «por sus estudios sobre la anormal dispersión de la luz» y, en 1935, con el Premio Nobel de física.
Universidad de Columbia
La investigación sobre el átomo por los profesores John R. Dunning, II Rabi, Enrico Fermi y Polykarp Kusch coloca el departamento de Física de Columbia en el centro de atención internacional en la década de 1940, tras la construcción de la primera pila nuclear para iniciar lo que se convirtió en el Proyecto Manhattan. En 1947, para satisfacer las necesidades de los soldados que regresaban de la Segunda Guerra Mundial, una extensión de la Universidad fue reorganizada como una escuela de grado de la universidad y fue designada a la Escuela de Estudios Generales de la Universidad de Columbia.
IBM en átomos
IBM en átomos fue una manifestación por científicos de IBM en 1989 de una tecnología capaz de manipular átomos individuales. Un microscopio de efecto túnel se usó para arreglar  35 átomos xenón individuales en un substrato de cristal enfriado de níquel para deletrear las tres letras del acrónimo de la compañía. Fue la primera vez que átomos habían sido colocados con precisión sobre una superficie plana.
Atomismo
En las antiguas creencias, el átomo se definía como el elemento más pequeño, a la vez extenso e indivisible, del que están hechas todas las cosas. Leucipo es considerado por Aristóteles y Diógenes Laercio como el fundador del atomismo, aunque según Sexto Empírico le presta la invención del átomo a Mosco de Sidón, un fisiólogo o filósofo natural fenicio.
Partícula compuesta
Los átomos son en sí mismos partículas compuestas formadas por un núcleo formado por partículas llamadas nucleones y un conjunto de varios electrones. El núcleo acumula más del 99,9% de la masa total del átomo, aunque la distribución de los electrones es lo que confiera al átomo la mayoría de las propiedades físicas y químicas medibles. Cuando las distancias involucradas en una interacción entre átomos son superiores a 100 pm (10 m) y las energías son mucho menores que 14 eV los átomos se comportan aproximadamente como partículas indivisibles. Conviene señalar que no todos los átomos son totalmente estables, siendo todos los átomos por encima de cierto peso atómico radioactivos por lo que son sólo metaestables.
Astroquímica
A pesar de que la radioastronomía fue desarrollada a inicios de 1930, no fue hasta 1937 que evidencia sustancial para la identificación conclusiva de una molécula interestelar fue encontrada. Hasta este punto, las únicas especies químicas cuya existencia en el espacio interestelar era conocida eran átomos. Estos descubrimientos fueron confirmados en 1940 cuando McKellar "et al." identificaron y atribuyeron líneas espectroscópicas a una observación de moléculas, hasta entonces no identificadas, de CH y CN en el espacio interestelar. En los 30 años posteriores, una pequeña cantidad de moléculas fueron descubiertas en el espacio interestelar siendo las más importantes el OH (descubierto en 1963) debido a que es la fuente del oxígeno interestelar y el HCO (formaldehído, descubierto en 1969), importante debido a que fue la primera molécula orgánica y poliatómica descubierta en el espacio interestelar.
Electrón
En 1914, los experimentos llevados a cabo hasta ese momento por los físicos Ernest Rutherford, Henry Moseley, James Franck y Gustav Hertz ya habían establecido en gran medida la estructura del átomo como un núcleo denso de carga positiva rodeado por electrones de masa reducida. En 1913, el físico danés Niels Bohr postuló que los electrones residían en estados de energía cuantificados; según él, esta energía estaba determinada por el momento angular de las órbitas del electrón alrededor del núcleo. Los electrones se podían mover entre estos estados —u órbitas— mediante la emisión o absorción de fotones a frecuencias específicas. Por medio de estas órbitas cuantificadas, Bohr explicó las líneas espectrales del átomo de hidrógeno. Sin embargo, el modelo de Bohr fallaba en la justificación de las intensidades relativas de las líneas espectrales, y tampoco tuvo éxito para explicar los espectros de átomos más complejos.
Electrón
Un electrón puede estar enlazado al núcleo de un átomo por la fuerza de atracción de Coulomb. Un sistema de uno o más electrones enlazados a un núcleo se denomina átomo. Si el número de electrones es diferente a la carga eléctrica del núcleo, entonces el átomo se llama ion. El comportamiento similar al de una onda de un electrón enlazado se describe por una función llamada orbital atómico. Cada orbital tiene su propio conjunto de números cuánticos —tales como energía, momento angular y proyección del momento angular— y solo existe un conjunto discreto de estos orbitales alrededor del núcleo. Según el principio de exclusión de Pauli, cada orbital puede ser ocupado hasta por dos electrones, los cuales no pueden tener el mismo número cuántico de espín.
Historia de la química
A pesar de su gran avance, el modelo atómico de Rutherford presentaba un fallo teórico importante que los físicos no tardaron en señalar. Según la teoría electromagnética clásica una carga girando circularmente emitiría energía, lo que provocaría que los electrones perdieran energía por la emisión y terminaran trazando una espiral hasta precipitarse sobre el núcleo; por lo que los átomos no podrían ser estables así descritos. En 1913, el físico danés Niels Bohr subsanó esta deficiencia introduciendo el concepto de cuantización en la estructura del átomo, al proponer en su modelo atómico que los electrones no giraban en cualquier órbita, sino que tienen restringido su movimiento a órbitas de determinados niveles (aquellos cuyo momento angular fuera un múltiplo entero de h/2π) las cuales serían órbitas estacionarias, que no emitirían energía.
Átomo exótico
Los átomos pueden estar constituidos por electrones que orbiten un hipernúcleo, el cual puede contener partículas extrañas, denominadas hiperones. Estos átomos hipernucleares se estudian principalmente para observar su evolución nuclear, más en los dominios de la física nuclear que en los de la física atómica.
Átomo
En 1904, Nagaoka desarrolló uno de los primeros modelos planetarios del átomo. 1 Tales como el Modelo atómico de Rutherford. El Modelo de Nagaoka estaba basado alrededor de la analogía con el planeta Saturno, y con las teorías que explicaban la estabilidad y relaciones gravitatorias entre este y sus anillos. La cuestión era esta: los anillos son muy estables porque el planeta que orbitan es muy masivo. Este modelo ofrecía dos predicciones:
Historia de la teoría molecular
Avogadro desarrolló esta hipótesis para reconociliar la Ley de Gay-Lussac de 1808 con la teoría atómica de Dalton de 1803. La dificultad más grande que tuvo que resolver Avogadro fue la confusión que existía en ese momento acerca de los átomos y las moléculas.uno de las contribuciones más importantes de la obra de Avogadro fue distinguir claramente una de la otra, admitiendo que las partículas simples también podían estar compuestas de moléculas y que éstas a su vez están compuestas de átomos. Dalton, por su parte, no consideró esta posibilidad. Curiosamente, Avogadro considera sólo a las moléculas que contienen números pares de átomos; él no dice por qué se deja fuera de la teoría a los números impares.
(2062) Atón
(2062) Atón o Aten es un asteroide perteneciente a los asteroides Atón descubierto por Eleanor Francis Helin desde el observatorio del Monte Palomar, Estados Unidos, el 7 de enero de 1976.
Teoría atómica
Hasta 1897, se creía que los átomos eran la división más pequeña de la materia, cuando J. J. Thomson descubrió el electrón mediante su experimento con el tubo de rayos catódicos. El tubo de rayos catódicos que usó Thomson era un recipiente cerrado de vidrio, en el cual los dos electrodos estaban separados por un vacío. Cuando se aplica una diferencia de tensión a los electrodos, se generan rayos catódicos, que crean un resplandor fosforescente cuando chocan con el extremo opuesto del tubo de cristal. Mediante la experimentación, Thomson descubrió que los rayos se desviaban al aplicar un campo eléctrico (además de desviarse con los campos magnéticos, cosa que ya se sabía). Afirmó que estos rayos, más que ondas, estaban compuestos por partículas cargadas negativamente a las que llamó "corpúsculos" (más tarde, otros científicos las rebautizarían como "electrones").
Hantarō Nagaoka
Los físicos alrededor la primera década del siglo veinte acababan de asomarse a la estructura del átomo. El reciente descubrimiento de J. J. Thomson sobre los electrones cargados negativamente (1897) implicaba que un átomo neutro también debía contener una parte positivamente cargada. En 1903 Thomson sugirió que el átomo era una esfera de carga eléctrica uniformemente positiva, con electrones esparcidos en su interior como lo estarían las ciruelas en el interior de un pudding de ciruelas, uno de los nombres coloquiales dado al modelo atómico de Thomson.
Núcleo atómico
En 1897 Joseph John Thomson fue el primero en proponer un modelo estructural interno del átomo. Thomson fue el primero en identificar el electrón como partícula subatómica de carga negativa y concluyó que «si los átomos contienen partículas negativas y la materia se presenta con neutralidad de carga, entonces deben existir partículas positivas». Es así como Thomson postuló que el átomo  debe ser una esfera compacta positiva en la cual se encontrarían incrustados los electrones en distintos lugares, de manera que la cantidad de carga negativa sea igual a la carga positiva.
Segunda revolución química
A principios del siglo XXI, había una ardua lucha entre equivalentistas y atomistas, ya que aún no se ponían de acuerdo de cómo estaba conformada la materia, de esta discusión saldrían victoriosos los atomistas. En general los átomos eran considerados por la física como partículas inelásticas o puntos inerciales, por su parte, la química se adhirió a la hipótesis de Dalton que los postulaba como los componentes esenciales de los elementos químicos. Muchos científicos destacados consideraban que el átomo era un concepto útil que representaba a una reacción química, pero negaba su existencia como partícula material.
Historia de la teoría atómica
Dalton fue el primero en preguntarse por el valor de la masa de los átomos y la midió indirectamente. No disponía de una báscula que midiera la masa de los átomos, por lo que utilizó métodos indirectos, que consistieron en combinar elementos para formar compuestos. Dalton se dio cuenta de que los elementos siempre se combinan en las mismas proporciones para formar un mismo compuesto y concluyó que las cantidades de dichos elementos pueden reducirse a números enteros sencillos. Haciendo comparaciones entre distintos elementos y las proporciones que guardan en diversos compuestos, Dalton descubrió que los átomos de hidrógeno tienen la masa más pequeña. Así, tomando como unidad la masa del átomo del hidrógeno, asignó la masa atómica de otros elementos conocidos en esa época.