Historia del átomo

Tema: Historia del átomo

1 Historia del átomo:

Antiguamente, se consideraba al átomo como la partícula más

pequeña, indivisible e infinitamente minúscula. No obstante, parece probado que el átomo

está formado a su vez, por electrones que giran alrededor de un núcleo constituído por

otros corpúsculos menores que giran equidistantes entre sí, y que son los protones,

neutrones, positrones y mesones. Se sabía desde comienzos del siglo XX que el átomo

poseía una estructura; hoy puede descomponerse ésta en sus partes constitutivas.

Los átomos, o más bien las partes de que están formados, son los elementos básicos

de construcción de toda la materia. Constituyen además la fuente principal de la luz, la

base del magnetismo, el lugar de emplazamiento normal de los electrones que corporeizan

la electricidad y los ingredients fundamentals de toda la química.

Se sabe ya mucho del átomo, la mayor parte de ello con gran presición. Ya no se sigue

considerando al átomo como indivisible, pero continúa siendo la parte más pequeña de un

elemento que conserva las propiedades químicas del mismo.

Los átomos son divisibles por fisión, que se logra por bombardeo con neutrones, lo

que da lugar a la reacción en cadena, característica de las bombas atómicas del tipo A;

o por fusión con altas temperaturas, que constituye la reacción termonuclear.

Tema: El átomo

2 El Átomo

Así se denomina la partícula o unidad material más pequeña capaz de entrar en

combinación con otra u otras análogas para formar un compuesto químico. La física y la

química modernas postulan que toda la materia está constituida por átomos o

combinaciones de éstos en forma de moléculas.

Las fuerzas que mantienen unidos a los átomos en la molécula son primordialmente de

naturaleza eléctrica.

El átomo es la unidad más pequeña posible de un elemento químico, y se considera “UN

MINUSCULO UNIVERSO SOSPECHADO EN LA ANTIGÜEDAD Y EXPLORADO EN

NUESTROS DIAS”

2.1 El tamaño del átomo

La curiosidad acerca del tamaño y masa del átomo atrajo a

cientos de científicos durante un largo período en el que la falta de instrumentos y

técnicas apropiadas impidió lograr respuestas satisfactorias.

Posteriormente se diseñaron numerosos experimentos ingeniosos para determinar el

tamaño y peso de los diferentes átomos.

Los átomos son muy pequeños; su diámetro es del orden de una diezmillonésima de

milímetro, y todos ellos tienen aproximadamente el mismo tamaño - el mayor no llega a

superar en tres veces al más pequeño. Para poder darnos una idea de lo que significa una

diezmillonésima de milímetro, basta la consideración de que en el punto que ponemos al

final de uno de estos párrafos hay suficiente espacio para unos tres mil millones de

átomos.

Por ejemplo: El átomo más ligero, el de hidrógeno, tiene un diámetro de

aproximadamente 10,10 m. (0,0000000001 m) y una masa alrededor de 1,7 x l0,27 Kg

(la fracción de un kilogramo representada por 17 precedido de 26 ceros y una coma decimal). Un átomo es tan pequeño que una sola gota de agua contiene más de mil

trillones de átomos.

2.2 Estructura del átomo

Con base en la teoría atómica de Dalton, un átomo puede

definirse como la unidad básica de un elemento que puede entrar en combinación química.

Dalton imaginó un átomo como una partícula extremadamente pequeña e indivisible. Sin

embargo, una serie de investigaciones que empezaron en la década de 1850 y se

extendieron hasta el siglo XX demostraron claramente que los átomos en realidad poseen

estructura interna; es decir, están formados por partículas aún más pequeñas, llamadas

partículas subatómicas. La investigación condujo al descubrimiento de tres de esas

partículas: electrones, protones y neutrones.

2.3 Las partículas atómicas fundamentales

Como resultado de numerosos experimentos se

llegó a la conclusión de que las partículas fundamentales del átomo son tres a saber, los

electrones, los protones y los neutrones.

Las características principales de cada una se resumen en el siguiente cuadro:

PartículaCarga eléctricaMasaSímboloElectrónNegativa1/1840 U.M.A. eProtónPositiva

1 U.M.A. pNeutrónNula 1 U.M.A. n

Tema: El electrón

3 El electrón

Es un corpúsculo de carga eléctrica negativa, que forma parte del átomo y

constituye la electricidad.

3.1 El descubrimiento del electrón

En la segunda mitad del siglo XIX, diversos

investigadores se dedicaron a estudiar los efectos que producía una descarga eléctrica en

gases encerrados en un tubo de vidrio a muy baja presión.

Emplearon un tubo de vidrio cuyo interior contaba con dos placas metálicas

(Electrodos) conectadas una al polo positivo y otra al polo negativo de una fuente de alta

tensión, actuando como ánodo y cátodo respectivamente. Además el tubo presentaba una

conexión lateral que permitía conectarlo a una bomba para hacer el vacío al aplicar la

alta tensión desde el cátodo salían haces de luz blanca débil que se denominaron rayos

catódicos.

Estos rayos viajan hasta incidir en la superficie interna del extremo opuesto del tubo.

La superficie está recubierta con un material fluorescente, de manera que se observa una

intensa fluorescencia de luz cuando la superficie es bombardeada por los electrones. El

análisis de estos rayos permitió comprobar que estaban formadas por partículas de

electricidad negativa, dándoles el nombre de electrones.

En algunos experimentos al tubo de rayos catódicos se agregaron dos placas cargadas

eléctricamente y un electroimán.

La teoría electromagnética establece que un cuerpo cargado en movimiento se comporta

como un imán y puede interactuar con los campos eléctrico y magnético a través de los

cuales pasa. Dado que el rayo catódico es atraído por la placa con cargas positivas y

repelido por la placa con cargas negativas, es claro que debe estar formado por

partículas negativas. En la figura 1 se muestra un tubo de rayos catódicos real y el

efecto de un imán de barra en el rayo catódico. En las postrimetrías del siglo XIX J.J. Thompson, utilizó un tubo de rayos catódicos y

su conocimiento acerca de los efectos de las fuerzas eléctrica y magnética en una

partícula cargada negativamente para obtener la relación entre la carga eléctrica y la

masa de un electrón. Thompson encontró que la relación es de -1.76 X 10.8 C/g, donde

“C” significa coulomb, que es la unidad de carga eléctrica. Después, en experimentos

efectuados entre 1908 y 1917, R.A Millikan encontró que la carga del electrón es de

1.60 X 10.19 C. A partir de estos datos es posible calcular la masa del electrón:

Masa del electrón:

Carga

___________

carga/masa

= -1.60 X 10.19 C

_________________

-1.76 X 10.8 C/g

= 9.09 X 10.28 g.

Que es una masa en extremo pequeña.

A) Rayo catódico producido en un tubo de descarga. El rayo no tiene color en sí mismo,

el colo verde se debe a la fluorescencia del recubrimiento de sulfuro de zinc en la

pantalla al contacto con el rayo.

B) El rayo catódico se desvía en presencia de un imán.

Tema: El protón y el núcleo

4 El protón y el núcleo

Continuando con las investigaciones sobre los efectos causados por

el paso de una descarga eléctrica en gases a muy baja presión, pero utilizando un cátodo

perforado, se observó detrás del mismo un fino haz de luz al cuál denominaron rayos

canales.

El estudio de estos rayos permitió verificar que estaban compuestos por partículas

cargadas positivamente y con una masa 1.840 veces mayor que la de los electrones. A

estas partículas se las denominó protones.

A principios de la década de 1900, dos hechos relativos a los átomos habían quedado

claros: contienen electrones y son eléctricamente neutros. Dado que son neutros, cada

átomo deberá tener igual número de cargas positivas y negativas, para mantener la

neutralidad eléctrica. A principios del siglo XX el modelo aceptado para los átomos era el

propuesto por J. J. Tompson. Según su descripción, un átomo podría considerarse una

esfera de materia positiva en la cual se encuentran embebidos los electrones.

En 1910 Ernest Rutherford decidió usar partículas alfa para probar la estructura de

los átomos. Junto con su colega Hans Geiger Y un estudiante de licenciatura llamado

Ernest Marsden, Rutherford efectuó una serie de experimentos en los cuales se

utilizaron hojas delgadas de oro y metales como blancos de partículas alfa emitidas por

una fuente radiactiva. Ellos observaron que la mayoría de las partículas penetraban la

hoja sin desviarse o con una ligera desviación. También observaron que de vez en cuando

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