Todo, ¡todo! es hueco

Estás sentado sobre una silla y estás viendo una pantalla que, al igual que tu propio cuerpo, la montaña que puedas tener allí a lo lejos a través de una ventana  o el pedrusco más gordo que puedas imaginarte, son, fundamentalmente, nada. O lo que es lo mismo, son, en su mayor parte, huecos. Todo lo que puedas imaginarte, por muy sólido, duro y relleno que te parezca es, en su mayor parte, algo hueco. Y si no te lo crees, mira:) 

Hasta estas grandes rocas, aparentemente sólidas, no escapan a lo anterior: Todo, incluidas las piedras de la imagen, son mayoritariamente huecas.

Sólo unos 100 ingredientes para hacer el Universo

Para poder entender lo anterior tenemos que pensar de qué están hechas las cosas que nos rodean. Todo lo que tengas a tu alrededor o cualquier cosa que puedas imaginar es una acumulación de materia, ¿te acuerdas? la responsable de que exista la gravedad.

La materia está por encima de la composición, porque claro, tú dirás, con toda razón: No tiene nada que ver un berberecho con un mando a distancia: Su composición química, los elementos químicos que los forman, difieren. Sin embargo, los elementos químicos son también materia. Vale, esto puede parecerle una perogrullada a más de uno, pero los demás también tenemos derecho a enterarnos;)

¿Qué es lo que es común a toda la materia? Pues que está hecha de unidades muy pequeñas que, por agregación (por arrejuntamiento, vamos;) forman todo lo que conocemos. Estas unidades muy pequeñas, invisibles al ojo humano e incluso al microscopio son los átomos, palabro que significa, justamente, indivisible.

Para acabar de verlo, imagina: Imagina que coges, que sé yo, un lápiz. Lo partes a la mitad, está en otra mitad, la resultante en otra y así hasta que te queden sólo diminutas astillas. Aún las astillas más diminutas, las que sólo serían visibles al microscopio, están repletas de millones de átomos. ¡En esa escala nos movemos!;) En un centímetro te entrarían sin dificultades del orden de cien millones de átomos.

-Sin embargo, llegará un momento en que, si el supermicroscópico tamaño te permitiera seguir partiendo las casi invisibles astillas, éstas ya no serían lápiz sino los compuestos que lo forman. Llegarías a un momento en que estos cachitos tuvieran del orden de dos a pocas decenas de atómos, y entonces estarías hablando no ya de lápiz, sino de moléculas.

Las moléculas están formadas por unos cuantos átomos, son ya de una escala realmente diminuta y son la unidad básica de la mayoría de las cosas que conoces: El agua no es un único elemento, está formada por una molécula que une a dos de éstos: Dos átomos del elemento hidrógeno y un átomo del elemento oxígeno. De ahí que, seguro que te suena, su fórmula química se escriba como H2O, dónde H es el hidrógeno, O el oxígeno y la cifra, el número de átomos del elemento precedente (en este caso la H) y en este caso, dos;)

Si partes esta molécula de H2O (compuesta por tres átomos), ya no tienes agua, tienes los elementos y los átomos por separado. Del mismo modo, si alteras sólo ligeramente la composición de una molécula, el resultado es completamente diferente. Si en vez de H2O tienes H2O2 (un átomo más de oxígeno), ya no tendrás agua sino la conocida como agua oxigenada, un producto que, al contrario que el agua, no debes ingerir porque ¡es tóxico!

Como ves, hay productos que están hechos de moléculas formadas por varios átomos (caso del lápiz o del agua) y otros, los llamados elementos en cuya molécula base sólo hay un átomo: Caso del hidrógeno o el oxígeno.

El número de esos elementos, compuestos formados por una única clase de átomos, iguales (todo H o todo O, por ejemplo), es limitado. Actualmente se conocen unos 116 aunque muchos de ellos son escasísimos o sólo se consiguen en el laboratorio. La combinación de este centenar de elementos en moléculas ordenadas de una u otra forma y usando unos u otros de estos 116 elementos da todo lo que conoces: Desde el berberecho hasta el mando a distancia;) Todo el Universo puede cocinarse con unos cien ingredientes. El centenar de elementos se ordenan en la conocida como tabla periódica.

En cachos muy pequeños...

¿A dónde vamos con todo este rollazo? Ahora qua ya sabes cómo es una molécula, estamos listos para saber cómo es un átomo.

Un atómo, aunque significa “indivisible”, es divisible;) Cada una de esas esferas con las que representamos los átomos de oxígeno e hidrógeno en la ilustración de antes no es una esfera sólida, sino que está formado por cachitos aún más pequeños: Protones, neutrones y electrones.

Al igual que en un huevo frito;), el átomo está formado por una zona llamada núcleo (la yema;) y la corteza o clara;) En el núcleo están los protones (con carga positiva) y los neutrones (sin carga), que permanecen unidos por la interacción nuclear fuerte.

Alrededor de este núcleo, en la corteza, orbitan los electrones, con carga negativa, que permanecen girando atraídos por el electromagnetismo y por eso de que polos opuestos se atraen (lo negativo de los electrones y lo positivo de los protones). La suma de cargas en todo el átomo (huevo frito;) es neutra, porque hay los mismos protones (+) que electrones (-).

Los átomos de unos y otros elementos, esos 116 “ingredientes” simplemente varían en función del número de electrones y por tanto protones que tengan, el que se conoce como número atómico. Por ejemplo: El hidrógeno, ese elemento que forma parte del agua, tiene un protón y por tanto un electrón, por lo que su número atómico será 1.

…¡Pero a distancias muy grandes!

-El meollo del asunto es que, entre el núcleo y los electrones hay un especie de vacío un “hueco” enorme que ocuparía la mayor parte de la clara;) de nuestro huevo-átomo. Y el hueco es la mayor parte del átomo, que forma toda la materia y, por extensión, todo lo demás.

Claro, dirás ¡Buah! ¡Qué rebuscado y vaya patraña! Bueno, para que te hagas una idea, vamos a poner un ejemplo a una escala que nos sea algo más conocida.

Imagina que aumentamos el núcleo de un átomo hasta el tamaño de un balón de baloncesto. Si conservamos la escala, el electrón más cercano al núcleo-balón de baloncesto deberíamos colocarlo ¡a casi 40 kilómetros de distancia! En esos 40 kilómetros no hay materia, hay hueco;)

Si el núcleo de un átomo midiese lo que un balón de baloncesto, el primer electrón de la corteza se encontraría orbitanto a unos 40 kilómetros de la pelota. Y ni rastro de materia en medio;)

¡Mas huecos! Los átomos que se unen para formar moléculas
también dejan huecos entre ellos en sus uniones.

Por cierto, que ya te darías cuenta que esta “nada” forma la mayor parte del átomo: El vacío es mayor que el propio núcleo, donde se encuentra cerca del 98% de materia del átomo (los electrones son unas 1.800 veces menores en tamaño que los protones, así que aportan poca cantidad de materia en comparación con el núcleo).

Una nada a la que le sube la factura de la luz;)

Para terminar de rizar el rizo, en esos 40 kilómetros a escala, en ese “hueco” entre la corteza y los electrones no hay materia, pero sí un campo eléctrico: La energía que mantiene orbitando a los electrones alrededor del núcleo o yema del huevo;)

Tanto es así que los propios electrones pueden entenderse como pequeños puntos de materia o bien como lugares del espacio, de ese espacio de unos 40 kilómetros a escala,  donde aumenta la concentración de un campo electromagnético que bañaría toda la corteza o clara del huevo;)

En este modo de verlo, los electrones serían como los grandes terrones en medio de un mar de azúcar, sólo que en vez de azúcar, lo que tendríamos sería energía eléctrica-magnética. De ahí la posibilidad de entender al electrón o a la propia materia que forma tu cuerpo como conjuntos de materia o como conjuntos de energía. Ambas son dos lecturas posibles de una misma realidad.