La densidad de átomos diferentes puede variar más que la densidad de la corteza terrestre y el núcleo

En 1913, Niels Bohr desarrolló su célebre modelo atómico. En este modelo los electrones giran en órbitas circulares alrededor del núcleo, ocupando la órbita de menor energía posible, o la órbita más cercana posible al núcleo.

Sin embargo, la idea que popular de un átomo es, hasta cierto punto, una distorsión esquemática, un modelo de comprensión para legos... un acercamiento que poco o nada se parece a la realidad. Los átomos no son tal y como se dibujan en los libros de texto. De hecho, los átomos distan de ser todos iguales: se diferencian muchísimo entre sí.

Densidades y formas

Según explica Santiago Álvarez en el libro De mujeres, hombres y moléculas, la densidad de los átomos puede variar en dos órdenes de magnitud de un elemento a otro, más de lo que varía la densidad de la Tierra desde la corteza hasta el núcleo:

Si calculamos por separado las densidades de la nube electrónica y del núcleo, en el caso del helio encontramos valores de 2x3 10¹⁷ y 3,52 x 10^-5 kg/m³, respectivamente. Es decir, la densidad del núcleo es unas 10²¹ veces mayor que la de su entorno de electrones. No disponemos de referencias en el mundo cotidiano para calibrar el significado de estas densidades. Ni siquiera el aire de la estratosfera tiene una densidad tan pequeña como la de la nube de electrones. Deberíamos subir hasta la termosfera, a unos 100 km por encima de la superficie de la Tierra, para encontrar una densidad comparable. En el caso del núcleo, solo una estrella de neutrones tiene una densidad tan alta, superado tan solo por la de los agujeros negros.

Tampoco los átomos son siempre esféricos. Y menos aún es esférico un átomo dentro de una molécula. Incluso los átomos de un mismo elemento pueden diferenciarse en una serie de atributos:

• Número de neutrones (en diferentes isótopos).
• Número de electrones (en múltiples estados de oxidación).
• Grado de emparejamiento de los electrones (en diversos estados de espín).
• Entorno molecular variable en número de coordinación y en estereoquímica que, además, afecta a la forma y el tamaño.

Así pues, podríamos afirmar que la propiedad invariante entre los átomos de un mismo elemento es su número atómico (número de protones de su núcleo), la propiedad que define un elemento químico, a pesar del hecho de que la reactividad química y su capacidad de formación de enlaces residen en los electrones de valencia.

Varios átomos y moléculas como se muestra en A New System of Chemical Philosophy de John Dalton (1808).

De esta manera, ya no produce tanto sonrojo el escrito de Margaret Lucas Cavendish, duquesa de Newcastle, en su libro Poems and Fancies (1653):

• Átomos puntiagudos hacen el Fuego sutil, veloz y seco,
• Los Largos como flechas en el aire vuelan,
• Los Redondos se convierten en agua, húmeda,
• Los Cuadrados en Tierra, con Forma inamovible;
• Átomos cuadrados configuran duros Minerales,
• Los blandos vegetales se apropian de átomos redondos.

Con todo, necesitamos modelos para comprender la realidad, porque la realidad no es comprensible en toda su amplitud: