¿Qué tan pequeño es un átomo?

Un punto dentro de una nube

El átomo más simple que existe es el de hidrógeno: un protón con un electrón alrededor. Ese electrón no gira como un planeta en una órbita fija; se comporta como una nube de probabilidad, y los físicos miden el «tamaño» del átomo con el radio más probable al que se encuentra el electrón respecto del protón. Ese valor se llama radio de Bohr y hoy se conoce con una precisión extraordinaria: 0,529177210544 ångström, es decir 5,29 × 10⁻¹¹ metros.^[1]

El protón que está en el centro, en cambio, no es un punto matemático: tiene un tamaño medible, el radio de carga del protón, determinado por experimentos de dispersión de electrones y por espectroscopía de precisión. El valor aceptado hoy es 8,4075 × 10⁻¹⁶ metros, unos 0,84 femtómetros.^[2]

Dividir un número por el otro da la comparación completa: el átomo de hidrógeno es unas 63.000 veces más grande que su propio núcleo. Para un átomo más pesado la proporción cambia (más protones y neutrones hacen un núcleo más grande, y más capas de electrones hacen un átomo más grande), pero el hidrógeno es el único caso donde ambos números —el del átomo entero y el del núcleo— se pueden medir por separado con esta precisión, porque el núcleo es una sola partícula.

Puesto en una escala que se pueda imaginar: si el protón fuera una arveja de 7 mm, el átomo completo —nube de electrón incluida— mediría unos 440 metros de punta a punta. Eso es más grande que la mayoría de los estadios de fútbol. Casi todo ese volumen no es «nada»: es el espacio donde, en términos de probabilidad, puede aparecer el electrón.

1. Protón (núcleo del hidrógeno) (CODATA 2022) 0,84 fm
2. Átomo de hidrógeno (radio de Bohr) (CODATA 2022) 0,53 Å
3. ADN, de punta a punta de la doble hélice ~2,5 nm
4. Corral cuántico de 48 átomos de hierro 14 nm de diámetro
5. Glóbulo rojo ~7-8 µm
6. Ancho de un cabello humano ~60-120 µm
7. Hormiga ~5 mm

Escala logarítmica: cada paso de la barra multiplica, no suma. El protón y el átomo de hidrógeno son valores medidos con precisión (CODATA); el resto son tamaños de referencia. Fuente: NIST CODATA (protón, átomo de hidrógeno); Office of Science, U.S. DOE, «The Scale of Things» (ADN, corral cuántico, glóbulo rojo, cabello).

Cómo lo sabemos

La primera pista de que el átomo tiene un núcleo diminuto llegó en 1909, cuando Hans Geiger y Ernest Marsden, en el laboratorio de Rutherford en Mánchester, dispararon partículas alfa contra una lámina delgada de oro y vieron que algunas rebotaban hacia atrás, algo que el modelo de átomo aceptado hasta entonces no podía explicar. En 1911, Rutherford hizo la cuenta: solo una carga concentrada en un punto diminuto podía desviar así a una partícula alfa. En su artículo estimó que esa carga central debía ser puntual a distancias menores de 10⁻¹² centímetros, frente a un átomo del orden de 10⁻⁸ centímetros: una proporción de 10.000 a 1, el primer cálculo de qué tan vacío está el átomo.^[3] (La historia completa del experimento, con los datos de Geiger y Marsden, está en un artículo aparte.)

La cifra moderna —63.000 a 1 para el hidrógeno— es mucho más precisa porque viene de dos técnicas separadas. El radio de Bohr del átomo no se mide con una regla: se calcula a partir de constantes físicas (la masa del electrón, la carga eléctrica, la constante de Planck) que se conocen con una precisión de una parte en mil millones gracias a la espectroscopía atómica, comparando las frecuencias de luz exactas que el hidrógeno absorbe y emite. El radio del protón, en cambio, se mide bombardeando protones con electrones y viendo cómo se desvían (dispersión elástica), y también a partir de pequeños corrimientos en los niveles de energía del hidrógeno y del hidrógeno muónico (un átomo donde el electrón se reemplaza por un muón, una partícula parecida pero 200 veces más pesada, que orbita mucho más cerca del núcleo y es más sensible a su tamaño). Ambos métodos coinciden hoy dentro de su margen de error, que es de apenas 8 partes en diez mil.

Lo que se suele decir mal

Es común escuchar que «el átomo es 99,9999 % vacío», una cifra que circula sin el cálculo detrás. Con los números de arriba se puede verificar: el volumen de una esfera crece con el cubo del radio, así que si el átomo es 63.000 veces más ancho que el protón, es 63.000³ veces más voluminoso, unas 250 billones de veces. Haciendo la resta, el núcleo ocupa apenas el 0,0000000000004 % del volumen del átomo: la cifra del «99,9999 % vacío» en realidad se queda corta por varios órdenes de magnitud.

También se repite que un átomo «no tiene tamaño fijo», lo cual es verdad a medias: no tiene un borde como una pelota, porque la nube de electrones no termina de golpe, sino que se diluye. Por eso los químicos usan varias definiciones distintas de «radio atómico» según lo que midan (el radio de Bohr, el radio covalente, el radio de Van der Waals), y dan números algo distintos para el mismo átomo. El de Bohr, usado acá, es el más directo para el caso más simple: un electrón solo, alrededor de un núcleo solo.

Diámetro que le das al átomo m

	Resultado
El núcleo (protón) mediría, en milímetros	6,99 mm
El núcleo (protón) mediría, en micrómetros	6990,7 µm

440 m es, aproximadamente, el diámetro de un estadio de fútbol chico. Fuente: Cálculo propio a partir de los radios de Bohr y del protón, NIST CODATA.

Otras preguntas

¿Todos los átomos son del mismo tamaño?

No. El hidrógeno es el más chico y los átomos más pesados, como el cesio o el francio, tienen radios varias veces mayores porque tienen más capas de electrones. El radio de Bohr que se usa acá es el caso más simple: un protón y un electrón, nada más.

¿Por qué el átomo es casi todo espacio vacío?

Porque el volumen lo define la nube de electrones, no la masa. Casi toda la masa del átomo está en el núcleo, pero el núcleo ocupa una fracción minúscula del volumen: si pudieras sacar todo ese vacío, la materia de todas las personas del planeta entraría en el volumen de un cubo de azúcar.

¿Se puede ver un átomo?

No con luz visible: los átomos son más chicos que su longitud de onda. Pero sí se los puede «sentir»: el microscopio de efecto túnel (STM), inventado en 1981, recorre una superficie con una punta tan fina que detecta átomos individuales, y hasta permite moverlos uno por uno.

¿Cuántos átomos de hidrógeno entran en el ancho del ADN?

Unos 24. La doble hélice del ADN mide alrededor de 2,5 nanómetros de diámetro y un átomo de hidrógeno mide 0,106 nanómetros de diámetro (el doble del radio de Bohr), así que hacen falta unos 24 puestos en fila, uno al lado del otro, para igualar ese ancho.

Fuentes

1. Bohr radius (CODATA recommended value) . NIST, Physical Measurement Laboratory, Fundamental Physical Constants (2022). primaria 5,291 772 105 44(82) × 10⁻¹¹ m: el radio de Bohr, que se usa como medida del radio del átomo de hidrógeno.
2. Proton rms charge radius (CODATA recommended value) . NIST, Physical Measurement Laboratory, Fundamental Physical Constants (2022). primaria 8,4075(64) × 10⁻¹⁶ m: el radio de carga del protón, medido por dispersión de electrones y espectroscopía.
3. Rutherford E. The scattering of α and β particles by matter and the structure of the atom . Philosophical Magazine, serie 6, 21: 669-688 (1911). primaria Estima que la carga central es puntual a menos de 10⁻¹² cm y que el átomo mide del orden de 10⁻⁸ cm: una proporción de 10.000 a 1. Texto leído en la transcripción de ChemTeam.
4. The Scale of Things — Nanometers and More . Office of Basic Energy Sciences, Office of Science, U.S. Department of Energy (2006). primaria Tamaños de referencia: glóbulo rojo 7-8 µm, cabello humano 60-120 µm de ancho, ADN 2,5 nm de diámetro, corral cuántico de 48 átomos de hierro armado con una punta de STM, 14 nm de diámetro.

Publicado el 22 de octubre de 2026. Revisado contra las fuentes el 22 de octubre de 2026. ¿Ves un error? Avísanos.