How big is Átomo de hidrógeno?

El átomo de hidrógeno es el átomo más sencillo: un solo electrón ligado a un solo protón. Su diámetro, medido como el doble del radio de Bohr, es de unos 0.11 nanómetros, es decir, 110 picómetros. Un nanómetro es la milmillonésima parte de un metro, y un picómetro es la milésima parte de un nanómetro.

Tamaño

Un átomo no tiene un borde bien definido. Su electrón no sigue una trayectoria fija, como la de un planeta. En cambio, la física cuántica lo describe como una nube de probabilidad: lo más probable es encontrar el electrón a una distancia determinada del núcleo, y es menos probable encontrarlo más lejos. Por eso, en química el tamaño de un átomo se define de varias maneras, y cada una da un número distinto.

La cifra que se muestra aquí es el doble del radio de Bohr. El radio de Bohr, de 52.9 picómetros, es la distancia al protón a la que es más probable encontrar el electrón. El doble de esa distancia es 106 picómetros, que se redondea a 110. Se llama así en honor a Niels Bohr, cuyo modelo del átomo, de 1913, colocaba el electrón en una órbita circular de exactamente ese radio.

Otras definiciones dan otros tamaños. Cuando dos átomos de hidrógeno se unen para formar una molécula, sus centros quedan a 74 picómetros de distancia. Otra medida, llamada radio de van der Waals, se basa en cuánto pueden acercarse dos átomos separados antes de repelerse. Según esa medida, un átomo de hidrógeno mide unos 220 a 240 picómetros de diámetro.

Comparaciones de tamaño

• Un átomo de hidrógeno es unas 60,000 veces más ancho que el protón de su centro, que mide unos 1.7 femtómetros de diámetro. Un femtómetro es la millonésima parte de un nanómetro.
• Si un átomo de hidrógeno se ampliara hasta el largo de un campo de futbol americano, de 110 metros incluidas las zonas de anotación, su protón mediría menos de 2 milímetros de diámetro.
• Unos 750,000 a 950,000 átomos de hidrógeno puestos uno junto a otro cubrirían el grosor de un cabello humano.
• Un átomo de hidrógeno mide 1.06 ángstroms de diámetro, un poco más de uno. El ángstrom, que equivale a 100 picómetros, es una unidad que se usa para el tamaño de los átomos y la longitud de los enlaces químicos.
• Ningún microscopio óptico común puede mostrar un átomo de hidrógeno. El detalle más fino que puede distinguir un microscopio así mide unos 0.2 micrómetros, casi 2,000 veces el ancho del átomo. Un micrómetro es la millonésima parte de un metro.

El elemento más común

El hidrógeno es el elemento más abundante del universo. Cerca del 75% de la masa del Sol es hidrógeno. A las altas temperaturas del Sol, los núcleos de hidrógeno se fusionan para formar helio y liberan enormes cantidades de energía. En la Tierra, la mayor parte del hidrógeno se encuentra en el agua.

Formas más pesadas del hidrógeno

Los átomos de un mismo elemento que tienen distinto número de neutrones se llaman isótopos. En más del 99.97% de los átomos de hidrógeno de la Tierra, el núcleo es un solo protón, sin neutrones. En 1931, Harold Urey y su equipo de la Universidad de Columbia detectaron una forma menos común, el deuterio, que tiene aproximadamente el doble de masa.

Una tercera forma, el tritio, tiene dos neutrones además de su protón. Es radiactivo, y la mitad de cualquier muestra se desintegra cada 12.3 años. El tritio se forma de manera natural en lo alto de la atmósfera, cuando los rayos cósmicos chocan con moléculas de nitrógeno del aire.

Fuentes

• Bohr Radius. NIST, CODATA 2022.
• Theoretical Calculation of Absolute Radii of Atoms and Ions. Part 1. The Atomic Radii. Ghosh and Biswas, International Journal of Molecular Sciences, 2002.
• The Bohr Model. In Chemistry 2e. OpenStax, 2019.
• The Hydrogen Atom. In University Physics Volume 3. OpenStax, 2016.
• Hydrogen: Radii of Atoms and Ions. WebElements, University of Sheffield.
• Hydrogen. Royal Society of Chemistry, Periodic Table.
• Helium. Royal Society of Chemistry, Periodic Table.
• Atomic Weight of Hydrogen. Commission on Isotopic Abundances and Atomic Weights.
• Radionuclide Basics: Tritium. U.S. Environmental Protection Agency.
• The International System of Units (SI). 9th edition, version 4.01. BIPM, 2026.
• Proton RMS Charge Radius. NIST, CODATA 2022.
• 2026 NFL Rulebook. National Football League, 2026.
• Just How Small Is "Nano"?. National Nanotechnology Initiative.
• The Nobel Prize in Chemistry 2014: Press Release. Royal Swedish Academy of Sciences, 2014.