Movimiento Browniano.

La idea de que la materia está hecha de átomos se remonta a los antiguos griegos. De acuerdo con el filósofo griego Demócrito, si una sustancia pura (por ejemplo, una pieza de hierro) se cortara en pedazos cada vez más diminutos, eventualmente se obtendría la pieza más pequeña de dicha sustancia, que ya no podría dividirse más. A esta última pieza se le llamó “átomo”, que en griego significa “indivisible”.

                En la actualidad, la teoría atómica es generalmente aceptada. Sin embargo, la evidencia experimental en su favor se configuró principalmente en los siglos XVIII, XIX y XX, y gran parte de ella se obtuvo a partir del análisis de las reacciones químicas.

                Las masas relativas de los átomos y de las moléculas se les llama “masa atómica o masa molecular”, respectivamente. Esas masas se basan en la asignación arbitraria del valor exacto de 12.000 unidades de masa atómica unificadas (u) al abundante átomo de carbono, C.

                El movimiento Browniano, llamado así en honor del biólogo Robert Brown, quien realizó este descubrimiento en 1827. Mientras observaba bajo el microscopio pequeños granos de polen suspendidos en agua, Brown notó que los pequeños granos se movían en trayectorias tortuosas, aun cuando el agua parecía estar perfectamente en calma. La teoría atómica explica fácilmente el movimiento browniano si se realiza la suposición de que los átomos de cualquier sustancia están en movimiento continuo. Entonces los pequeños granos de polen, como los que Brown observó, son empujados de un lado a otro por las vigorosas andanadas de las moléculas de agua que se mueven rápidamente.  El movimiento aleatorio de estas partículas se debe a que la superficie es bombardeada incesantemente por las moléculas (átomos) del fluido sometidas a una agitación térmica. 

                Este bombardeo a escala atómica no es siempre completamente uniforme y sufre variaciones estadísticas importantes. Así, la presión ejercida sobre los lados puede variar ligeramente con el tiempo.

        

     En 1905, Albert Einstein examinó el movimiento browniano desde un punto de vista teórico y fue capaz de calcular, a partir de los datos experimentales, el tamaño y la masa aproximados de los átomos y de las moléculas. Sus cálculos demostraron que el diámetro de un átomo típico es de aproximadamente 10^-10 m.

                En base a las propiedades microscópicas de la materia, es claro que los átomos y las moléculas deben ejercer fuerzas atractivas unos sobre otro; las fuerzas atractivas entre las moléculas son de naturaleza eléctrica, cuando las moléculas llegan a estar muy juntas, la fuerza entre ellas debe volverse repulsiva (repulsión eléctrica entre sus electrones exteriores). En un material sólido, las fuerzas atractivas son lo suficientemente fuertes como para que los átomos o las moléculas apenas se muevan (oscilen) en torno a posiciones relativamente fijas, con frecuencia en un ordenamiento conocido como retícula cristalina. En un líquido, los átomos se mueven con mayor rapidez, o las fuerzas entre ellos son más débiles, de modo que son suficientemente libres de pasar unos sobre otros. En un gas las fuerzas son tan débiles, o la rapidez tan alta, que las moléculas ni siquiera permanecen juntas, se mueven rápidamente en todas direcciones, de modo que llenan cualquier contenedor y en ocasiones colisionan unas con otras.

                El movimiento browniano tiene muchas aplicaciones, por ejemplo, microbiología, este principio es altamente utilizado y estudiado en el movimiento de las partículas coloidales, que son sustancias cuyas partículas pueden encontrarse en suspensión en un líquido, dichas partículas no pueden atravesar la membrana semi-permeable de un osmómetro, además de presentar un movimiento aleatorio derivado del empuje de moléculas de agua alrededor de la bacteria, en el siguiente vídeo se puede observar el fenómeno llamado como “movimiento Browniano” en una bacteria.