Los bloques de construcción de la creación

MIRE a su alrededor en esta Tierra. ¿Qué puede ver? Nadie puede dejar de sentirse conmovido por la sublime belleza de los cerros y montañas, por los colores fascinantes y las formas de las plantas y los árboles y por las cautivantes habilidades de los animales, pájaros e insectos. La misma complejidad de la creación deja a la imaginación pasmada.

¿Se ha quedado usted alguna vez admirado preguntándose de dónde vienen todas estas cosas hermosas e inspiradoras de asombro? ¿Qué bloques de construcción tiene la creación? ¿Cómo se unen estos bloques de construcción para producir las innumerables cosas materiales que nos rodean? Cuando miramos a la multitud de maravillosas creaciones, vemos aparentemente un mundo compacto. ¿Le sorprendería saber que todo esto está construido con bloques básicos de construcción que en sí mismos son 99,9 por ciento nada o vacuidad?

Por miles de años el hombre ha tratado de aclarar el secreto de lo que exactamente constituye la materia. El diccionario define la materia como “aquello con que está hecha una cosa.” ¿Pero de qué está hecha? Solo ha sido en este siglo, para más precisión en los últimos treinta o cuarenta años, que los científicos en realidad comenzaron a entender la naturaleza fundamental de las cosas materiales. Los investigadores nos dicen ahora que todas las cosas materiales, sean éstas rocas, plantas, animales, ríos o cualquier otra cosa con que nos familiaricemos mediante el uso de nuestros sentidos corporales, están construidas con bloques de construcción que, en lo que a ellos mismos se refiere, están hechos de tres partículas básicas.

Estas tres partículas fundamentales, dependiendo del número de cada una que esté presente en el bloque de construcción, determinan la naturaleza y las propiedades de cada bloque o “átomo” que forman.a

Pero, primero, pongamos en claro nuestras definiciones. Por “átomo” entendemos “la partícula más pequeña de un elemento,” y un “elemento” ha sido definido como “una sustancia que no se puede separar en sustancias más sencillas por medios químicos.” Por ejemplo, si pudiéramos tomar una muestra del elemento que conocemos como oro y continuar dividiéndolo en pedazos cada vez más pequeños, al fin llegaría a ser imposible continuar dividiéndolo sin que éste perdiera su identidad química original. Esta porción más pequeña es el átomo. Cualquier división ulterior significaría una división del átomo en las partes anteriormente mencionadas, llamadas protones, neutrones y electrones.

Los protones y los neutrones son de aproximadamente el mismo peso, diferenciándose éstos en que el protón tiene una carga positiva de electricidad, y el neutrón no tiene ninguna carga, siendo por lo tanto neutro. Hablando relativamente, los protones y neutrones son enormes comparados con los electrones, pues tienen una masa que es aproximadamente 2.000 veces más grande. Los minúsculos electrones tienen una carga de electricidad negativa, y dado que siempre igualan al número de protones, entonces el átomo es un cuerpo neutro.

Estas tres partículas fundamentales se combinan en cantidades aumentantes para formar los átomos de los diferentes elementos, o los bloques de construcción de la creación. ¿Cuántos son éstos? Por mucho tiempo se pensó que sencillamente había cuatro elementos, a saber: el aire, el fuego, la tierra y el agua, pero, a medida que el conocimiento aumentó, gradualmente se fueron identificando diferentes elementos. Actualmente una lista de elementos indica más de cien, siendo algunos de éstos de hechura humana, artificiales e inestables.

¿Pero, qué hay de este 99,9 por ciento de vacuidad? Si pudiéramos ver un solo átomo de cualquiera de las maravillosas cosas que nos rodean, ¿cómo sería éste? ¿Qué clase de estructura tendría?

Estructura atómica

Todo átomo tiene un núcleo central compuesto de una combinación de protones y neutrones, rodeado por electrones en órbita. La única excepción a esto es el átomo del más simple de los elementos, el hidrógeno, el cual tiene un solo protón en su núcleo y un solo electrón en órbita alrededor del mismo.

Por supuesto, no podemos ver un átomo por sí solo, debido a lo infinitesimalmente pequeño de su tamaño. ¡Cada uno de estos minúsculos ‘sistemas planetarios’ mide apenas un cien millonésimo de pulgada de diámetro! ¡Y el núcleo central o ‘sol’ aproximadamente mediría solo una cien milésima del tamaño del diámetro del átomo entero!

Dado que el número de los electrones de un átomo puede variar desde uno hasta más de cien, dependiendo de qué elemento se esté considerando, ¿no es asombroso considerar el maravillosamente intrincado arreglo que existe dentro del increíblemente pequeño espacio de cada átomo?

Es fascinante comprender que todas las cosas materiales, las cosas aparentemente sólidas, desde el verde césped hasta la cola de la vaca y las montañas, están hechas de millones y millones de estos minúsculos átomos, cada uno de los cuales en sí mismo es predominantemente vacuidad y espacio entre el núcleo central y los electrones en órbita. Sí, el átomo consiste mayormente en espacio vacío. Así, el tomo Matter de Life Science Library dice que si cada átomo fuera comprimido en una esfera no mayor que su propio centro o núcleo, entonces todo el volumen del Monumento a Washington (de 169,16 metros de alto) podría ser reducido a un espacio más pequeño que la goma de borrar de un lápiz.

Los electrones de cada átomo giran en lo que ha sido llamado “cascos o capas electrónicas,” cada “capa” fijada a una distancia determinada del núcleo. A medida que los átomos se van haciendo más complejos debido a la adición de más partículas básicas, los electrones adicionales giran en estas “capas.”

Por ejemplo, la ilustración del átomo de carbono lo muestra con dos electrones en la capa interior y cuatro en la capa siguiente. El átomo de aluminio tendría dos electrones en la primera capa, ocho en la capa siguiente y tres en la capa exterior. En otras palabras, no hay una maraña desordenada de electrones sin un modelo establecido, sino que más bien hay un arreglo ordenado en todo esto.

Dado que estamos interesados en cómo se unen estos bloques de construcción para producir todas las cosas maravillosas que tanto nos deleitan, estamos particularmente interesados en estas minúsculas partículas, los electrones. ¿Por qué? Porque es el arreglo de estos electrones dentro de sus órbitas lo que determina lo que puede hacer cada átomo en cuanto a combinaciones. Esta capacidad de combinación se llama “valencia.”

Combinando por “préstamo” de electrones

A medida que la investigación del átomo progresó, se encontró que cualquier elemento con un número completo de electrones (por lo general ocho) en su órbita de valencia (capa del “prestar” o “tomar prestado”) era extremadamente estable; es decir, no combinaba fácilmente con otros átomos. Estos elementos estables o inertes son conocidos como los gases raros... helio, neón, argón, criptón, xenón y radón.

El sodio, un metal blando, blanco-plateado, que fue descubierto en 1807, es un elemento muy activo que reacciona violentamente con el agua. Tiene un total de once electrones; dos, ocho y un electrón respectivamente en cada capa. El cloro, descubierto en 1774, es un gas amarillo-verdoso. Se ha usado como blanqueador, desinfectante y también como gas venenoso. El átomo del cloro tiene diecisiete electrones, conteniendo sus capas dos, ocho y siete electrones respectivamente. El diagrama, que solo muestra la capa electrónica exterior, ilustra cómo estos bloques de construcción se combinan y el resultado de la combinación.

El átomo de cloro toma prestado un electrón del átomo de sodio, quedando en el proceso con una carga negativa por la adición de este electrón extra, mientras que, viceversa, el átomo de sodio queda con carga positiva. Estos átomos cargados, ahora denominados “iones,” son atraídos debido a sus cargas opuestas, y se mantienen juntos para formar el compuesto llamado cloruro de sodio, o sal común.

De dos bloques con los cuales aparentemente no se podría construir, con sus propiedades distintivas particulares, conseguimos la sal común tan vital para la vida. ¡Este rearreglo que tiene que ver con un solo electrón construye una sustancia totalmente nueva! Una combinación como ésta se llama un enlace electrovalente.

Combinando por medio de compartir electrones

Al compartir así pares de electrones, los átomos de carbono y el átomo de oxígeno adquieren una capa exterior estable de ocho electrones, mientras que los átomos de hidrógeno adquieren capas electrónicas exteriores con dos electrones.

Interacción más compleja

Por supuesto, la interacción y la atracción entre los diferentes átomos se hace mucho más complicada a medida que se forman las mucho más complejas moléculas de que están construidos los compuestos orgánicos, los que tienen carbono en sus moléculas. Un ejemplo de una de estas sustancias orgánicas sirve para ilustrar esto. Aquí tenemos un diagrama que muestra la fórmula estructural de una molécula de la asombrosa sustancia llamada clorofila:

Piense en esto: Aquí hay 72 átomos de hidrógeno, 55 átomos de carbono, 5 átomos de oxígeno, 4 átomos de nitrógeno y 1 átomo de magnesio, algunos de ellos ya combinados en unidades prefabricadas, por decirlo así, organizados en una molécula de clorofila, uno de los más importantes pigmentos de la vegetación. Esta es la sustancia que tiene que ver con el verdor del campo y que hace posible que las plantas ejecuten la maravilla de convertir la energía radiante del Sol en energía química que puede ser usada por las plantas.

¿Puede usted imaginarse la increíble interacción que debe tener lugar entre los electrones mientras, girando en sus órbitas, unen los varios átomos para hacer siquiera una sola molécula de clorofila? Cuando uno considera que se necesitarían millones y millones de esas moléculas para cubrir tan solo el punto que hay al final de esta oración, la admiración que uno siente por el Diseñador de tal arreglo solo puede hacerse mayor y más profunda.

Los científicos solo han comenzado a aclarar los hechos que tienen que ver con cómo y por qué se combinan los diferentes bloques de construcción, pero saben que hay leyes fijas y ordenadas que gobiernan estas combinaciones. Quedan asombrados ante la manera extraordinariamente intrincada en que las tremendamente complejas células vivas de toda forma de vida utilizan estas sustancias ya complicadas para construir la abundancia de cosas vivientes que hay sobre la Tierra.

Mire a su alrededor, y reflexione en cuanto a la sabiduría e inteligencia que ha estado tras la producción de todas las cosas materiales que conocemos, desde la más pequeña semilla hasta el universo infinito... y usando para todo bloques de construcción que en sí mismos son 99,9 por ciento nada.

[Nota]