Probablemente saben que todas las cosas están hechas de átomos
y que un átomo
es una partícula muy, muy, muy pequeña.
Cada átomo tiene un núcleo,
que está hecho de al menos
una partícula con carga positiva
llamada protón,
y en la mayoría de los casos,
algún número de partículas con carga neutral llamadas neutrones.
Ese núcleo está rodeado
por partículas con carga negativa llamadas electrones.
La identidad de un átomo se determina
solo con el número de protones en su núcleo.
El hidrógeno es hidrógeno porque solo tiene un protón,
el carbono es carbono porque tiene seis,
el oro es oro porque tiene 79,
y así sucesivamente.
Permítanme tomar una tangente por un momento.
¿Cómo es que conocemos la estructura de los átomos?
No podemos ver protones, neutrones ni electrones.
Así que, hacemos muchos experimentos
y desarrollamos un modelo de lo que creemos que hay ahí.
Luego hacemos más experimentos
y vemos si concuerdan con el modelo.
Si es así, genial.
Si no, entonces es momento de crear otro modelo.
Hemos tenido muchos modelos diferentes para los átomos
desde Demócrito en el año 400 a. C.,
y habrá seguramente
muchos más por venir.
Bien, fin de la tangente.
Los núcleos de los átomos tienden a permanecer juntos,
pero los electrones se mueven libremente,
y es por eso que los químicos amamos a los electrones.
Si pudiéramos casarnos con ellos,
probablemente lo haríamos.
Pero los electrones son raros.
Parecen comportarse como partículas,
como pequeñas pelotas de béisbol,
o como ondas, como olas en el agua,
dependiendo del experimento que apliquemos.
Una de las cosas más raras de los electrones
es que no podemos decir exactamente dónde están.
No es porque no tenemos el equipo adecuado,
sino que esta incertidumbre
es parte de nuestro modelo de los electrones.
Entonces, no podemos definir su ubicación. Bien.
Pero podemos decir que hay cierta probabilidad
de encontrar un electrón en cierto lugar
alrededor del núcleo.
Y eso significa que podemos plantear la siguiente pregunta:
Si dibujáramos una figura alrededor del núcleo
de modo que estemos un 95 % seguros
de encontrar un electrón dentro de esa figura,
¿cómo sería?
Estas son algunas de esas figuras.
Los químicos las llaman orbitales,
y su forma
depende de, entre otras cosas,
cuánta energía tienen.
Entre más energía tenga un orbital,
más alejada estará su densidad
del núcleo.
Por cierto, ¿por qué tomamos 95 %
y no el 100 %?
Bueno, esa es otra peculiaridad
de nuestro modelo del electrón.
A partir de cierta distancia del núcleo,
la probabilidad de encontrar un electrón
comienza a reducirse
más o menos exponencialmente,
esto significa que aunque se aproxima a cero,
nunca será cero, realmente.
Entonces, en cada átomo,
hay una pequeña, pero no nula, probabilidad
de que por un periodo muy, muy corto
uno de sus electrones
se encuentre en el otro extremo del universo.
Pero la mayoría de los electrones se mantienen cerca de su núcleo
como nubes de carga negativa
que se mueven y cambian con el tiempo.
La forma en que los electrones de un átomo
interactúan con los electrones de otro
determina casi todo.
Los átomos pueden ceder electrones,
entregándolos a otros átomos,
o pueden compartirlos.
Y la dinámica de esta red social
es lo que hace a la química interesante.
Desde simples rocas antiguas
hasta la bella complejidad de la vida,
la naturaleza de todo lo que vemos,
escuchamos,
saboreamos,
olemos,
tocamos,
y hasta de lo que sentimos
está determinada a nivel atómico.