El átomo es la unidad fundamental de los elementos químicos. Los átomos son microscópicos; los tamaños típicos son alrededor de 100 pm (diez mil millonésima parte de un metro).[1] No obstante, los átomos no tienen límites bien definidos y hay diferentes formas de definir su tamaño que dan valores diferentes pero cercanos. Los átomos son lo suficientemente pequeños para que la física clásica dé resultados notablemente incorrectos. A través del desarrollo de la física, los modelos atómicos han incorporado principios cuánticos para explicar y predecir mejor su comportamiento.
El término proviene del latín atŏmus, calco del griego ἄτομον (átomon) ἄτομος, unión de α (a, que significa «sin»), y τόμος (tómos, «sección»), que literalmente es «que no se puede cortar, indivisible»,[2] y fue el nombre que le dio Demócrito de Abdera, así como su maestro Leucipo de Mileto, a los elementos que constituirían los principios (solo accesibles mediante la razón) indivisibles del cosmos a partir de los cuales, y mediante el torbellino provocado por sus choques en el vacío a causa de las diferencias de peso entre ellos, se generaría la totalidad del mundus adspectabilis o fenomenológico.[3]
Cada átomo se compone de un núcleo y una región a su alrededor conocida como nube de electrones. El núcleo está compuesto de dos tipos de partículas subatómicas: protones, que tienen una carga eléctrica positiva, y neutrones, que no tienen carga eléctrica.[4] Puede existir uno o más protones y típicamente un número similar de neutrones.[5] Los protones y los neutrones son llamados nucleones, por formar parte del núcleo. Más del 99,94 % de la masa del átomo está en el núcleo.
Fuera del núcleo, en la región conocida como nube de electrones, se sitúan otro tipo de partículas subatómicas, los electrones, que tienen una carga eléctrica negativa. Si el número de protones y electrones son iguales, ese átomo es eléctricamente neutro. Si un átomo tiene más o menos electrones que protones, entonces tiene una carga global negativa o positiva, respectivamente, y se denomina ion (anión si es negativa y catión si es positiva). Cada sólido, líquido, gas y plasma se compone de átomos neutros o ionizados.
Los electrones de la nube son atraídos por los protones del núcleo por la fuerza electromagnética. Los protones y los neutrones en el núcleo son atraídos el uno al otro por una fuerza diferente, la fuerza nuclear, que es generalmente más fuerte que la fuerza electromagnética que repele los protones cargados positivamente entre sí. Bajo ciertas circunstancias, más acentuado cuanto mayor número de protones tenga el átomo, la fuerza electromagnética repelente se vuelve más fuerte que la fuerza nuclear y los nucleones pueden ser expulsados o desechados del núcleo, dejando tras de sí un elemento diferente: desintegración nuclear que resulta en transmutación nuclear.
El número de protones en el núcleo define a qué elemento químico pertenece el átomo:[6] por ejemplo, todos los átomos de cobre contienen 29 protones. El número de neutrones, también en el núcleo, define el isótopo del elemento.[7] El número de electrones, fuera del núcleo, influye en las propiedades magnéticas del átomo. Los átomos pueden unirse a otro u otros átomos por enlaces químicos (en los cuales intervienen los electrones de dichos átomos) para formar compuestos químicos tales como moléculas
y redes cristalinas. La capacidad de los átomos de asociarse y
disociarse es responsable de la mayor parte de los cambios físicos
observados en la naturaleza y es el tema de la disciplina de la
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