How big is Átomo de cesio?

Un átomo de cesio es la unidad más pequeña de cesio, un metal blando y plateado que se funde a 28,5 grados Celsius. Tiene unos 0,5 nanómetros (500 picómetros) de diámetro, medidos como el doble de su radio covalente. Eso lo convierte en uno de los átomos más grandes de cualquier elemento. Un nanómetro es una milmillonésima de metro, y un picómetro es una milésima de nanómetro.

Tamaño

Un átomo no tiene un borde definido. Sus electrones forman alrededor del núcleo una nube que se va diluyendo poco a poco, así que los químicos miden el tamaño de un átomo de varias maneras. El radio covalente es la mitad de la distancia entre los centros de dos átomos idénticos unidos por un enlace químico. En el cesio es de 244 picómetros, así que el átomo tiene unos 0,49 nanómetros de diámetro.

Otras formas de medir dan al cesio un radio de 260–343 picómetros, lo que equivale a un diámetro de 0,52–0,69 nanómetros. En las tablas de radios atómicos de PubChem, ningún elemento tiene átomos más grandes, salvo el francio. El francio es tan radiactivo que incluso su forma más longeva pierde la mitad de sus átomos en 22 minutos, y nadie ha reunido suficiente cantidad como para pesarla.

Los átomos son más grandes a medida que se baja por cada columna de la tabla periódica, porque cada fila más abajo añade electrones más alejados del núcleo. El cesio está cerca de la parte inferior de la primera columna. Su electrón más externo se desplaza más lejos del núcleo que cualquiera de los otros 54 electrones.

Comparaciones de tamaño

• Unos 160 000–200 000 átomos de cesio, colocados uno al lado del otro, abarcarían el grosor de un cabello humano, que mide 0,08–0,1 milímetros de grosor.
• Medido del mismo modo, por el radio covalente, un átomo de cesio es unas tres veces más ancho que un átomo de carbono.
• Un átomo de cesio tiene algo menos del doble del ancho de una molécula de agua, que mide unos 0,28 nanómetros de diámetro.
• Las microondas a las que responden los átomos de cesio en un reloj atómico tienen una longitud de onda de unos 3,3 centímetros, unos 67 millones de veces el ancho del átomo.

Cómo define el cesio el segundo

Todo el cesio natural es cesio-133, su única forma estable. Un átomo de cesio-133 puede pasar de un estado de energía a otro cuando absorbe microondas de una frecuencia exacta. El segundo, la unidad internacional de tiempo, se define a partir de esa frecuencia. Un segundo es el tiempo que tardan 9 192 631 770 ciclos de esas microondas.

Los relojes atómicos usan esta definición para medir el tiempo. En un reloj de fuente del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST) de Estados Unidos, unos láseres enfrían una nube de unos 100 000 átomos de cesio hasta dejarlos casi inmóviles. Después, el reloj lanza la nube aproximadamente un metro hacia arriba.

Las microondas atraviesan los átomos mientras estos suben y bajan, y el reloj las ajusta hasta que su frecuencia coincide con la que absorben los átomos. A fecha de 2026, los mejores de estos relojes no se desvían más de un segundo en 100 millones de años.

Ver el cesio

El químico alemán Robert Bunsen y el físico alemán Gustav Kirchhoff descubrieron el cesio en 1860, en agua mineral de Dürkheim. Lo encontraron con un espectroscopio, un instrumento que separa la luz en sus colores. Lo nombraron a partir de la palabra latina caesius, «azul cielo», por las brillantes líneas azules de su luz.

Nadie puede ver un solo átomo de cesio con un microscopio normal, porque la longitud de onda de la luz limita el detalle más pequeño que puede mostrar un microscopio óptico. En 1981, Gerd Binnig y Heinrich Rohrer construyeron el microscopio de efecto túnel. Este microscopio hace pasar una punta extremadamente fina muy cerca de una superficie y genera imágenes en las que se pueden distinguir átomos individuales.

Fuentes

• Cesium. PubChem, National Library of Medicine.
• Carbon. PubChem, National Library of Medicine.
• Cesium. Periodic Table of Elements, Los Alamos National Laboratory.
• Francium. Periodic Table of Elements, Los Alamos National Laboratory.
• Periodic Variations in Element Properties. In Chemistry 2e. OpenStax, 2019.
• SI base unit: second (s). International Bureau of Weights and Measures (BIPM).
• Fountains of Atoms: Exquisite Timekeepers. National Institute of Standards and Technology, 2025.
• Gerd Binnig: Facts. Nobel Prize Outreach.
• Speed of light in vacuum. NIST CODATA.
• Benchmark oxygen-oxygen pair-distribution function of ambient water from x-ray diffraction measurements with a wide Q-range. Skinner et al., Journal of Chemical Physics, 2013.
• Just How Small Is "Nano"?. National Nanotechnology Initiative.