No es que no se compongan de protones, neutrones y electrones. Lo que pasa es que no están dibujados a escala.
Pongámonos primero en situación y veremos por qué los libros tiraron la toalla y prefirieron publicar mentirijillas piadosas.
Todos sabemos que la materia está compuesta átomos, pero el problema es que son tan pequeños que no podemos hacernos una idea de la escala del asunto. Como trabajar con algo tan insignificante es un percal, los químicos idearon un método para poder tratar las magnitudes con las que estaban jugando. Definieron una unidad, el mol, que equivalía al peso que corresponde a la friolera de 602.300.000.000.000.000.000 átomos de cualquier elemento. Y, por no hablar de trillones cada vez que saliera el tema, a esta constante le llamaron el número de Avogadro.
Así, habiendo acordado una cantidad fija de materia, podían medir el conjunto en cantidades manejables a simple vista y hacerse una idea del peso y el tamaño de los ladrillos básicos que componen un material.
Por ejemplo, en 1 gramo de hidrógeno hay 602.300.000.000.000.000.000.000 moléculas de este elemento porque, a nivel atómico, el hidrógeno es muy pequeño comparado con el resto de elementos.
Si hablamos de uranio, en cambio, esa misma cantidad de átomos pesaría 238 gramos.
Sabiendo esto, deducimos que el uranio es 238 veces más masivo que el hidrógeno. Si hay 238 veces más masa, proporcionalmente ocupará mucho más volumen en el centro del átomo. Como el volumen de una esfera aumenta con el cubo del radio, entonces un átomo uranio tendrá un radio 6.2 veces mayor al de un átomo de hidrógeno (6.2 es la raíz cúbica de 238).
Conociendo experimentalmente los radios atómicos de un par de elementos, podían deducirse de esta manera las propiedades de muchos otros.
Si queréis hacer un repaso sobre la estructura de los átomos antes de seguir leyendo, echadle un ojo a esta entrada en la que hablábamos del agua pesada.
El núcleo atómico puede contener un montón de protones y neutrones. Ya hemos visto la disparidad que puede existir entre dos átomos de elementos diferentes pero, ¿Cómo de grande es en realidad un átomo?
Aquí es donde aparece el vil engaño.
Pese a que estamos acostumbrados a ver representados los átomos como un conjunto de bolas de tamaño medio orbitadas por otras ligeramente más pequeñas, la realidad es muy diferente: poniéndonos en el caso más extremo, el uranio, el elemento con el núcleo más grande de todos, el átomo sería algo así:
Cambiando de extremo, el núcleo de un átomo de hidrógeno, el más simple, ocupa una 145.000-ésima (parece que el señor internet cree que es un número ordinal demasiado rebuscado y no se digna en decirnos cómo se escribe, así que aceptamos correcciones del público) parte del átomo.
Espera, espera… Si el núcleo es tan pequeño, y la nube de electrones que lo rodea le cae tan lejos… ¿Qué hay en medio?
Nada.
Bueno, existen fuerzas electromagnéticas pero, en términos de cosas con presencia física, está vacío. De hecho, un 99.9999999999999% del volumen total de un átomo es espacio vacío. La conclusión obvia es que, a su vez, todas las cosas que nos rodean están compuestas por vacío en un 99.9999999999999%.
Si pudiéramos descomponer a todos los seres humanos y quedarnos sólo con los núcleos atómicos que componen todos nuestros cuerpos, el volumen total ocupado por el amasijo resultante de protones y neutrones no sería mucho más grande que un azucarillo.
OH MY GOD. Pero no te creo. Si una porción tan grande de nosotros no es más que espacio vacío, ¿Por qué pesamos entonces? ¿De dónde sale toda esta masa? ¿EH?
Aquí es donde la historia se vuelve más estrafalaria todavía. El núcleo de un átomo es insignificante en comparación a su tamaño, pero su densidad es increíblemente alta: 4*10^17 kg/m^3. O lo que es lo mismo, 400.000.000.000.000.000 kg/m^3.
O, lo que es lo mismo también, un azucarillo de núcleos atómicos (asumiendo 1 centímetro de lado), independientemente de que pertenezcan a humanos, contendría la masa de 667 barcos petroleros cargados de combustible.
STOP.
Este material inimaginablemente denso existe en la naturaleza, y es el que compone las estrellas de neutrones, pero de esto hablaremos el próximo día. O el siguiente. Ya veremos.
12 comentarios
Muy buen artículo. Sólo un comentario: «bizarro» significa «valiente, generoso o marcial»; es en inglés donde «bizarre» quiere decir «estrafalario, escéntrico o truculento». Utilizar bizarro como se hace en este texto es como usar «preservativo» para hablar de «conservantes».
Jajajaja, toda la razón, se nos ha colado. ¡Gracias!
Bendita sea la física.
Cuando dices que 1g de hidrógeno tiene 1mol de átomos,di que hablas de hidrógeno «naciiente»,esto es, monoatómico ya que normalmente se encuentra en forma de molécula biatómica (H2) por lo qu un mol pesa 2g 🙂
Para Javier Izquierdo:
no puedes ser un poco más animal, es obvio que habla de H monoatomico.
Si, pero resulta que el autor habla de moléculas en lugar de átomos, así q el comentario del Sr. Izquierdo es muy pertinente.
Buen dato. No sabía que el dibujo de en los libros escolares estaba mal.
LA ESCUELA MIENTE.
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M I E N T E
Algo parecido pasa con las representaciones del sol y la luna, la distancia que aparece en todos los libros es irrisoria.
LA verdad es que es muy interesante….pero echo en falta una forma gráfica o divulgativa de explicar por qué si el 99,99999% de las cosas es espacio vacío, las perdicimos como sólidas.
Gracias por el blog!
Una pregunta… Entonces un azucarillo de núcleos atómicos pesa o contiene la masa de un ser humano o de los 667 barcos Petróleos llenos. Es que veo una contradicción.
Felicidades por el blog.
Dice «todos los seres humanos», no uno
Jordi, sé que el post es del año de la pera, pero igual alguien lo lee de repente (como un servidor) y se lleva una mala impresión si es muy purista (que no me la llevo). En uno de los primeros párrafos, defines «mol» como «peso que corresponde a la friolera de 602.300.000.000.000.000.000 átomos de cualquier elemento». Pero eso es la masa molar. Un mol es la cantidad de átomos que hay en 12 gramos de carbono-12, que sí son esos 6.023*10^23 átomos que dices. Sin ánimo de quitar veracidad a nada más, te felicito por este blog, que me parece interesantísimo, y es probable que dentro de poco te asedie a preguntas. ¡Saludos!