No soy un científico nuclear. No sé matemática cuántica. He leído bastante sobre cómo funciona.
Eso dicho Los átomos están hechos de cosas que son lo suficientemente pequeñas como para que realmente no se comporten como las cosas a mayor escala. Estamos acostumbrados a pensar en planetas con lunas y cosas como un ejemplo. Se mueven de manera predecible y no cambian sus comportamientos abruptamente. Pero cuando comienzas a examinar cómo interactúan las cosas más pequeñas, una vez que alcanzas aproximadamente el tamaño de una celda (un poco demasiado pequeña para ver sin un microscopio) te topas con interacciones que no funcionan del mismo modo. Las partículas dejan de actuar como partículas todo el tiempo y a veces parecen ser ondas u ondas, y los procesos que se aplican a ellas funcionan mejor como multiplicadores enteros de un número constante mágico (constante de Planck).
Los fragmentos de átomos son todos lo suficientemente pequeños como para describirse como partículas y ondas, al mismo tiempo, dependiendo de lo que intente examinar. (Algunas matemáticas describen las partículas como pequeños giros de fuerza giratorios).
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Un ejemplo de lo raro que se comportan estas pequeñas cosas es que, en la escala subatómica, se puede saber dónde está algo, o cómo (y qué tan rápido) se está moviendo, pero cuanto mejor sepa una cosa, menos sabrá otra cosa.
Entonces nos referimos a las “órbitas”, pero lo que realmente tenemos es un núcleo, que está hecho de protones y, a veces, neutrones. Los protones tienen la misma carga eléctrica y, por lo tanto, empujan y repelen a otros protones, pero cuando se empujan lo suficientemente cerca de un neutrón (que tiene una carga eléctrica neutra) hay un tipo diferente de fuerza (llamada fuerza ‘fuerte’ porque es más fuerte a esta pequeña distancia) que es más poderosamente atractiva que la carga eléctrica es repulsiva, por lo que mantiene juntas las piezas del núcleo. (La matemática de cómo funciona esto es realmente compleja).
Los electrones “orbitan” el núcleo porque son atraídos por los protones, pero son repelidos por otros electrones, por lo que se clasifican en “capas” donde cualquier electrón PUEDE estar presente en un momento dado. Hay cinco de estos, con diferentes números de electrones posibles en cada capa. Pero no orbitan en un plano plano. Pueden desdibujarse en una nube en un lado, o en el otro lado, o pueden estar agrupados en zonas, o simplemente pueden esquivar donde no están los otros electrones en este momento. Realmente no lo sabemos. (Sospecho que hay una especie de ‘zonas’ en mí mismo). Sabemos que tenderán a llenar los depósitos internos con los depósitos externos que se rellenarán más tarde.
Entonces, un átomo es una especie de cosa borrosa y borrosa que tiene cosas borrosas y borrosas en el medio, con las manchas borrosas borrosas en el exterior como electrones. Puede tener uno o dos electrones “faltantes” que crean un átomo con una carga fuerte (lo llamamos un ion). También puede tener dos átomos que terminan compartiendo electrones porque sus capas tienen un “agujero” abierto donde un electrón puede ve, y entonces tienes una molécula.
Hemos ordenado los átomos por “elemento” donde “elemento” significa “Cuántos protones hay en el medio”. Esto se debe a que puede tener un número ligeramente diferente de neutrones en el núcleo. (Los diferentes recuentos de neutrones con un recuento único de protones se denominan isótopos). Por lo tanto, los elementos más pesados agregan protones y cierto número de neutrones. (El helio es dos protones, dos neutrones y una nube de dos electrones en la capa más interna).
Y esto no necesariamente ayuda, ¿verdad?
