Materia: ¿Tienen color los átomos? | Las científicas responden

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El Sol expulsa un torrente de protones y electrones de alta energía que afectan la atmósfera cerca de los polos, donde chocan con los átomos de oxígeno y nitrógeno presentes en el aire, emitiendo luz: son las auroras, del sur o del norte, como se muestra en la Imagen obtenida en la región de Yukon, en el Ártico canadiense.

Por color nos referimos a los diferentes componentes del espectro visible, la luz a la que es sensible el ojo humano. Cuando decimos que un objeto es de cierto color, generalmente nos referimos a cómo absorbe y refleja la luz que incide sobre él. Esto significa que el color no es una característica de la materia a nivel atómico, sino que surge de la interacción de la luz con átomos y moléculas.

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Cuando iluminamos un objeto con luz visible que contiene todos los colores, esa luz puede ser absorbida por el objeto, puede transmitirse si el objeto es transparente, o puede reflejarse. Y esto sucede según la energía de la luz, es decir, según la longitud de onda de la luz. La luz reflejada es lo que hace que nuestros ojos vean un objeto de cierto color. Por ejemplo, si la mayor parte de la luz reflejada tiene una longitud de onda entre 380 y 450 nanómetros, vemos ese objeto de color púrpura, pero si la luz reflejada está en otro rango de longitud de onda, por ejemplo, entre 620 y 750 nanómetros que es el otro extremo, digamos que este objeto es rojo. Y en el medio están los otros colores: azul, verde, amarillo y naranja. Si la longitud de onda está fuera de ese rango, nuestros ojos ya no pueden verla, ya no forma parte de lo que llamamos espectro visible.

El tamaño de los átomos es 1.000 veces menor que la longitud de onda de la luz visible, por lo que no es posible ver átomos individuales utilizando un microscopio óptico y, por tanto, no tendría sentido hablar del color de estos.

Centrándonos en el caso de los átomos, su tamaño es 1.000 veces menor que la longitud de onda de la luz visible, por lo que no es posible ver átomos individuales utilizando un microscopio óptico y, por tanto, no tendría sentido hablar del color de los átomos en el sentido de arriba. En realidad, y debido a la diferencia de escala, los procesos de absorción, reflexión y transmisión de la luz visible no ocurren con los átomos individualmente sino con muchos de ellos simultáneamente y el color emerge como una propiedad macroscópica que no depende exclusivamente del individuo. átomos, sino también sobre cómo los átomos y las moléculas se organizan en sólidos o compuestos. Un ejemplo muy ilustrativo es que podemos encontrar dos sólidos como el grafito o el diamante que se forman a partir del mismo tipo de átomos, el carbono, y tienen propiedades y colores muy diferentes.

Entonces, si consideramos el color como expliqué al principio, la respuesta a su pregunta es que los átomos individuales no tienen color, pero los grupos de átomos sí. Aunque un solo átomo puede emitir radiación de cierta frecuencia, y por lo tanto de un color específico, como resultado de la excitación y desexcitación de los electrones, esta emisión es tan débil que nuestros ojos no pueden verla. Necesitamos muchos átomos para que la radiación sea visible a simple vista.

Si consideramos otras definiciones de color, podemos encontrar que los átomos pueden tenerlo.

Sin embargo, si consideramos otras definiciones de color, podemos encontrar que los átomos pueden tenerlo. Un ejemplo sería una descarga eléctrica en gases, que es el mecanismo utilizado en lámparas de descarga como las lámparas fluorescentes. Este fenómeno ocurre cuando unimos un grupo de átomos del mismo tipo, los aislamos y creamos un gas de baja densidad. Si excitamos ese gas con una corriente eléctrica, cuando se produce la desexcitación, estos átomos emiten luz visible. Y esa luz es característica de todo tipo de átomo, hay lámparas de descarga con átomos de neón y esa luz es roja, las de sodio producen luz naranja y argón, púrpura. Pero incluso en este caso no se trata de un solo átomo, sino de un grupo de átomos.

Otro ejemplo es la dispersión de luz sobre átomos o moléculas individuales. Este fenómeno es responsable del cielo azul. La luz blanca que viene del Sol se dispersa sobre las moléculas de oxígeno y nitrógeno presentes en la atmósfera y en esta dispersión el color que más se esparce es el azul y por eso vemos el cielo de ese color. Aunque, en este caso, el color no depende de la naturaleza de los átomos, tenemos átomos de oxígeno y nitrógeno que producen el mismo color, pero depende de la naturaleza de la dispersión.

La respuesta es que los átomos individuales no tienen color, pero si ampliamos el concepto de color, podemos ver el de los átomos como en las lámparas de descarga.

Mariam Tortola Es profesora de la Facultad de Física de la Universitat de València e investigadora del Instituto de Física Corpuscular, centro mixto del CSIC y la Universitat de València.

Pregunta enviada por correo electrónico desde Jozsef Sakovics

Coordinación y redacción: Victoria Toro

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