Categoría: Química Publicado: 13 de marzo de 2014
No. Dos átomos del mismo elemento químico no suelen ser idénticos. En primer lugar, existe un rango de estados posibles que pueden ocupar los electrones de un átomo. Dos átomos del mismo elemento pueden ser diferentes si sus electrones están en estados diferentes. Si un átomo de cobre tiene un electrón en un estado excitado y otro átomo de cobre tiene todos sus electrones en el estado básico, entonces los dos átomos son diferentes. El átomo de cobre excitado emitirá un poco de luz cuando el electrón se relaje al estado de tierra, y el átomo de cobre que ya está en el estado de tierra no lo hará. Dado que los estados de los electrones de un átomo son los que determinan la naturaleza del enlace químico que experimenta el átomo, dos átomos del mismo elemento pueden reaccionar de forma diferente si se encuentran en estados distintos. Por ejemplo, un átomo de sodio neutro (por ejemplo, de un trozo de metal de sodio) reacciona con el agua de forma mucho más violenta que un átomo de sodio ionizado (por ejemplo, de un trozo de sal). Los químicos lo saben muy bien. No basta con decir qué átomos están implicados si se quiere describir y predecir completamente una reacción. También hay que especificar los estados de ionización/excitación de los electrones en los átomos. Incluso si se deja solo, un átomo a menudo no viene con un número igual de protones y electrones.
Pero qué pasa si dos átomos del mismo elemento tienen ambos sus electrones en los mismos estados. Entonces, ¿son idénticos? No, siguen sin ser idénticos. Dos átomos del mismo elemento y en el mismo estado electrónico podrían estar viajando o girando a diferentes velocidades, lo que afecta a su capacidad de unirse químicamente. Los átomos que se mueven más lentamente (como los átomos del hierro sólido) tienen tiempo para formar enlaces estables, mientras que los átomos que se mueven más rápidamente (como los átomos del hierro líquido) no pueden formar dichos enlaces estables. Un átomo de estaño que se mueve lentamente actúa de forma diferente a un átomo de estaño que se mueve rápidamente.
Pero qué ocurre si dos átomos del mismo elemento tienen ambos sus electrones en los mismos estados, y los átomos viajan y giran a la misma velocidad. Entonces, ¿son idénticos? No. Aunque dos átomos de este tipo son esencialmente idénticos desde el punto de vista químico (reaccionarán químicamente de la misma manera), no son completamente idénticos. En el átomo hay algo más que los electrones. También está el núcleo. El núcleo de un átomo contiene neutrones y protones fuertemente unidos. El mismo elemento químico puede tener un número diferente de neutrones y seguir siendo el mismo elemento. Los átomos de un mismo elemento con diferente número de neutrones se denominan «isótopos». Aunque el isótopo en cuestión no afecta a la reacción química del átomo, sí determina su comportamiento en las reacciones nucleares. La reacción nuclear más común en la Tierra es la desintegración radiactiva. Algunos isótopos se descomponen muy rápidamente en otros elementos y emiten radiación, mientras que otros isótopos no lo hacen. Si se realiza una datación con carbono, el hecho de que un átomo de carbono-12 no sea idéntico a un átomo de carbono-14 es esencial para el proceso de datación. El simple hecho de contar el número de átomos de carbono en una muestra no le dará ninguna información sobre la edad de la misma. En su lugar, tendrá que contar el número de isótopos diferentes de carbono.
Pero ¿qué ocurre si dos átomos son el mismo elemento, tienen electrones en el mismo estado, viajan y giran a la misma velocidad y tienen el mismo número de neutrones; entonces son idénticos? No. Al igual que los electrones, los neutrones y protones del núcleo pueden estar en varios estados de excitación. Además, el núcleo en su conjunto puede girar y vibrar a distintas velocidades. Por lo tanto, aunque todo lo demás sea idéntico, dos átomos de oro pueden tener sus núcleos en diferentes estados de excitación y comportarse de forma diferente en las reacciones nucleares.
Para decirlo de forma sucinta, es muy difícil que dos átomos del mismo elemento sean exactamente idénticos. De hecho, conseguir que un grupo de átomos sea casi idéntico fue digno de un premio Nobel. Dicho esto, no piense que los átomos tienen identidades individuales más allá de lo que se ha mencionado aquí. Si dos átomos de carbono se encuentran exactamente en los mismos estados molecular, atómico, electrónico y nuclear, entonces esos dos átomos de carbono son idénticos, no importa de dónde vengan o qué les haya pasado en el pasado.
Temas: átomo, átomos, carbono, química, electrón, estado electrónico, elemento, isótopo, núcleo