Uno de los enigmas que intrigaron a los antiguos filósofos fue la naturaleza de la estructura interior de la materia. En otras palabras: ¿de qué está hecha la materia? ¿Es esta continua? ¿Qué ocurrirá si dividimos un cuerpo en dos partes y cada pedazo lo volvemos a cortar una y otra vez? ¿tendrá algún límite esta subdivisión? o por el contrario se puede repetir indefinidamente? En otras palabras, hay constituyentes indivisibles, primarios fundamentales de la materia? Como ni el microscopio más potente permite observar estas operaciones, la respuesta no pudo hallarse directamente. Sin embargo, químicos y físicos han obtenido importantes conclusiones, las que se expondrán en este capítulo, así como algunos de los hechos experimentales que les sirven de base.
División de la materia. Si un cuerpo de oro se corta por la mitad, ambos pedazos seguirán siendo oro. Si estas mitades se dividen de nuevo y así sucesivamente se llegaría finalmente hasta la más pequeña partícula de oro; un átomo de oro. Si este se divide, las partículas resultantes no serían oro. Átomo es la partícula más pequeña que puede existir en un elemento.
Partes del átomo. Inicialmente se supuso al átomo como algo indivisible. Toda la materia está constituida por pequeñas partículas indestructibles denominadas “átomos” (Dalton en 1803). Pero cuando los científicos pudieron penetrar experimentalmente en el interior del átomo descubrieron que consta de tres corpúsculos fundamentales: protones, neutrones y electrones. Se cree que estas partículas fundamentales de que están hechos los átomos son indivisibles y que constituyen las verdaderas unidades estructurales en la materia.
Modelos de átomo. Actualmente se conoce el átomo como una nube esférica con un pequeño núcleo en el centro. La nube es de naturaleza eléctrica y se origina en los electrones girando alrededor del núcleo. El núcleo se forma con los protones y neutrones.
Hay que hacer notar que estos modelos nos ayudan a describir la naturaleza, pero no son, ni nunca podrán ser, reproducciones perfectas de la naturaleza.
Nubes de probabilidad electrónica u orbitales atómicos
El experimento de Rutherford. ¿Cómo se concibió la idea de este átomo formado por un núcleo central con los electrones girando a su alrededor? Un siglo antes, Dalton, el creador de la teoría atómica, había sugerido que los átomos eran diminutas partículas compactas, Thomson, el descubridor de los electrones 1897, descubrió el átomo como una nube de carga positiva con los electrones dispuestos en el interior de dicha nube, como “uvas incrustadas en gelatina”.
El proceso que llevó al descubrimiento del núcleo atómico sirve para mostrar que observación e imaginación son herramientas fundamentales para el progreso de la ciencia.
En 1907, el gran físico ingles Rutherford estaba demostrando que las partículas alfa (formadas por dos protones y dos neutrones), podían atravesar una hoja de pan de oro. Sin embargo, su más importante observación fue que una de cada 8,000 partículas era desviada en ángulo de 90° y algunas rebotaban (“era algo tan increíble como si una bala de cañón de 15 pulgadas disparada sobre un papel de seda rebotara pegándole a uno”, comentó Rutherford).
Rutherford postuló tiempo después la siguiente explicación de su descubrimiento: el átomo tiene un núcleo central muy pequeño en el cual está concentrada la electricidad positiva y la mayor parte de la masa del átomo. Los electrones rodean al núcleo. Este es el modelo nuclear de átomo propuesto por Rutherford en 1911.
En resumen, Rutherford bombardeando pan de oro con partículas alfa procedentes de un cuerpo radiactivo, demostró que muy pocas se desviaban o rebotaban. Esto ocurría sólo cuando chocaban con una zona muy pequeña de gran masa que llamó núcleo. La mayor parte del átomo es espacio vacío donde se mueven los electrones.