La naturaleza eléctrica de la materia Los griegos, hace más de 2000 años, descubrieron que al frotar una varilla de ámbar con una tela, aquella atraía objetos livianos como polvo ó plumas ligeras. Posteriormente observaron que dos varillas de ámbar frotadas se repelían entre sí, pero eran atraídas por una varilla de vidrio frotada con seda. Otto Von Guericke en el siglo XVII encontró que al frotar una piedra de azufre con la mano, ella adquiría la propiedad de atraer trozos de papel y ocasionalmente se desprendían chispas.
A estos fenómenos Guericke le dio el nombre de electricidad derivado del ombre griego del ámbar. Benjamín Franklin en 1752 mediante una cometa y un cable húmedo logró conducir a tierra la carga eléctrica de una nube. Posteriormente Faraday en 1 826 logró obtener el primer motor eléctrico empleando grandes bobinas de alambre, iniciándose así las investigaciones con tubos de descarga, en 1838, constituyéndose este hecho como uno de los más significativos en el desarrollo de la teoría atómica.
Rayos catódicos En 1879, Sir William Crookes experimentando con tubos de vidrio, como el de la Fig. 3. 2, en los cuales había hecho el vacío, observó ue se desprendía una radiación del cátodo al ánodo por lo cual la denominó rayos catódicos. Ellos son impulsados por la gran diferencia de potencial entre los electrodos. Cuando no se hace un buen vacío, la alta concentración de partículas en estado gaseoso que quedan dentro del tubo, impide to nut K0MaHAa I ecwposawe OKHO Cnpa3Ka el paso de la corriente. Figura 3. 2 Tubo de rayos catódicos y su desplazamiento en línea recta.
En 1895 Jean Perrin descubrió que los rayos catódicos estaban cargados negativamente por la atracción que sufrían hacia el polo positivo de un imán y su repulsión al acercarle el otro polo como e observa en la Fig. 3. 3. Fig. 3. 3 Desviación de los rayos catódicos por un campo magnético. En la misma época, Honrad Wilhelm Roentgen, experimentando con estos tubos y utilizando anticátodos con películas metálicas, en un cuarto oscuro, observó accidentalmente sobre una pantalla fluorescente vecina, cierta intensidad luminosa.
Continuó sus investigaciones y logró establecer que los rayos catódicos al chocar contra el anticátodo producían un tipo de radiación de alto poder de penetración, no desviable por campos eléctricos ó magnéticos a la que denominó rayos X y que hoy son de gra tilidad en medicina y en cristalograffa as[, como también en la determinación del número de cargas positivas del núcleo del átomo. En la Fig. 3. 4 se ilustra un tubo de rayos X moderno. Fig. 3. Tubo de Rayos x Radiactividad El científico francés Antoine Heno,’ Becquerel, en 1896, cuando se encontraba estudiando las propiedades de ciertos minerales entre ellos sales de uranio, concluyó que emit[an espontáneamente un tipo de radiación de mayor poder de penetración que los rayos X pues velaban una placa fotográfica aún cuando estuviera en la oscuridad y cubierta por una envoltura protectora. En 1898 los esposos Fierre y Mane Curie se interesaron por los descubrimientos de Becquer protectora.
En 1898 los esposos Fierre y Mane Cune se interesaron por los descubrimientos de Becquerel y mediante sus investigaciones lograron descubrir los elementos radio (Ra) y polonio (Po) que emitían radiaciones semejantes al uranio (U) y por ello se les denominó materiales radiactivos. Rutherford logró separar estas radiaciones, por medio de . un campo eléctrico, en tres tipos que detectó en una pantalla: Fig. 3. 5 Radiaciones emitidas por materiales radiactivos y su comportamiento frente a un campo eléctrico.
De las observaciones realizadas por Rutherford se concluye la naturaleza eléctrica de la materia y el fenómeno de transmutación de los elementos, es decir, la transformación de un elemento en otro por emisión de radiaciones alfa, beta y gama. Los materiales radiactivos tienen gran influencia en el mundo actual por sus implicaciones en las fuentes de energía nuclear para barcos, submarinos, centrales energéticas nucleares, satélites y en la fabricación de las bombas atómicas. or otro lado, el efecto fisiológico de la exposición a las emisiones radiactivas es de consecuencias fatales pues las quemaduras roducidas son de tipo cancerigeno y asi mismo afectan el código genético de los cromosomas de las células sexuales con repercusiones graves sobre la descendencia. Algunas aplicaciones de la radiactividad se indican en la tabla 3. El atomo de Dalton Thomson considera al átomo como una gran esfera con carga eléctrica positiva, en la cual se distribuyen los electrones como pequeños granitos (de forma similar a las pepitas de una san 30F distribuyen los electrones como pequeños granitos (de forma similar a las pepitas de una sandía). El modelo atómico de Dalton surgido en el contexto de la química, ue el primer modelo atómico con bases científicas, propuesto entre 1803 y 1807 por John Dalton, aunque el autor lo denominó más propiamente ‘teoría atómica» o «postulados atómicos’.
El modelo permitió aclarar por primera vez por qué las sustancias químicas reaccionaban en proporciones estequiométricas fijas (Ley de las proporciones constantes), y por qué cuando dos sustancias reaccionan para formar dos o más compuestos diferentes, entonces las proporciones de estas relaciones son números enteros ( ey de las proporciones múltiples). Por ejemplo 12 g de carbono (C), pueden reaccionar con 16 g de oxigeno (02) ara formar monóxido de carbono (CO) o pueden reaccionar con 32 g de oxígeno para formar dióxido de carbono (C02).
Además el modelo aclaraba que aún existiendo una gran variedad de sustancias diferentes, estas podían ser explicadas en términos de una cantidad más bien pequeña de constituyentes elementales o elementos. En esencia, el modelo explicaba la mayor parte de la qu[mica de fines del siglo XVIII y principios del siglo XIX, reduciendo una serie de hechos complejos a una teoría combinatoria realmente simple. Postulados de Dalton[editar] Dalton explicó su teoría formulando una serie de enunciados imples:l 1.
La materia está formada por partículas muy pequeñas llamadas átomos, que son indivisibles y no se pueden destruir. 2. Los átomos de un mismo elemento son iguales entre sí, PAGF40F indivisibles y no se pueden destruir. 2. Los átomos de un mismo elemento son iguales entre sí, tienen el mismo peso e iguales propiedades. Los átomos de diferentes elementos tienen peso diferente. Comparando el peso de los elementos con los del hidrógeno tomado como la unidad propuso el concepto de peso atómico relativo. 3. Los átomos permanecen sin división, aun cuando se combinen en las reacciones químicas. Los átomos, al combinarse para formar compuestos guardan relaciones simples. 5. Los átomos de elementos diferentes se pueden combinar en proporciones distintas y formar más de un compuesto. 6. Los compuestos químicos se forman al unirse átomos de dos o más elementos. La materia está formada por partículas muy pequeñas llamadas «átomos». Estos átomos no se pueden dividir ni romper, no se crean ni se destruyen en ninguna reacción química, y nunca cambian Los átomos de un mismo elemento son iguales entre sí, tienen la misma masa y dimensiones.
Por ejemplo: todos los átomos e hidrógeno son iguales. por otro lado, los átomos de elementos diferentes son diferentes. Por ejemplo: los átomos de oxígeno son diferentes a los átomos de hidrógeno. Los átomos pueden combinarse para formar compuestos químicos. por ejemplo: los átomos de hidrógeno y oxígeno pueden combinarse y formar moléculas de agua. Los átomos se combinan para formar compuestos en relaciones numéricas simples. Por ejemplo: al formarse agua, la relación es de 2 a 1 (dos átomos de hidrógeno con un átomo de oxígeno).
Los átomos de elementos diferentes se pueden combinar en proporcione n átomo de oxigeno). Los átomos de elementos diferentes se pueden combinar en proporciones distintas y formar más de un compuesto. Por ejemplo: un átomo de carbono con uno de oxígeno forman monóxido de carbono (CO), mientras que dos átomos de oxigeno con uno de carbono, forman dióxido de carbono (C02). Ventajas y desventajas ventajas A pesar de que la teoría de Dalton era errónea, significó un avance muy importante en el camino de la comprensión de la materia Este establece que toda la materia está compuesta de átomos.
Los átomos de un elemento son de la misma clase y peso atómico. Los cambios atómicos no son más que cambios en el orden, o separación de átomos que forman parte de una reacción químca. Desventajas Dalton sostenla que átomos de un mismo elemento eran iguales en masa y propiedades. Hoy sabemos que esto no es cierto, porque existen los isótopos (átomos de un mismo elemento con el mismo no de protones pero diferente no de neutrones)El modelo de Dalton decía que La materia está dividida en unas partículas indivisible se inalterables, que se denominan átomos.
Posteriormente surgieron nuevas teorías y modelos atómicos precisamente porque se descubrieron las partículas ubatómicas: protones, neutrones y electrones Este modelo fue el primero que tuvo base científicas pero no podía explicar algunos fenómenos relacionados con la electricidad, la periodicidad de las propiedades químicas de los elementos en la tabla periódica, y tampoco por qué un mismo grupo desustancias podian combinarse en proporciones distintas aun cuando estas eran las mismo grupo desustancias podían combinarse en proporciones distintas aun cuando estas eran las mismas sustancias Su teoría decía que es imposible destruir un átomo lo cual estaba equivocado, porque con el descubrimiento de la radio actividad n átomo de un elemento puede convertirse en uno de otro elemento Decía que la porción más pequeña de un compuesto es la molécula, lo cual no considero que una molécula puede estar compuesta por átomos del mismo elemento la hipótesis de John Dalton que afirmaba los elementos en estado gaseoso eran monoatómicos y que los átomos de los elementos para formar átomos de los compuestos, lo que hoy llamamos molécula, se combinaban la menor proporción posible, generó algunas dificultades. Jj thomso Su Modelo Atómico.
El modelo atómico de Thomson es una teoría sobre la structura atómica propuesta en 1904 por Joseph John Thomson, quien descubrió el electrón en 1898, mucho antes del descubrimiento del protón y del neutrón. En dicho modelo, el átomo está compuesto por electrones de carga negativa en un átomo positivo, como un pudin de pasas. Postulaba que los electrones se distribuían uniformemente en el interior del átomo suspendidos en una nube de carga positiva. El átomo se consideraba como una esfera con carga positiva con electrones repartidos como pequeños gránulos. La herramienta principal con la que contó Thomson para su modelo atómico fue la electricidad.
Después de observar que los rayos catódicos se producían para diferentes gases y, tener en cuenta el orden de magnitud de la relación entre la masa y la carga relación entre la masa y la carga de los corpúsculos o electrones, Thomson formuló la hipótesis de que dichos electrones procedían de dentro de los átomos de los electrodos, lo que indicaba que los átomos son divisibles Ventajas: incorpora la idea de que la materia está formada por particulas diferentes, unas con carga positiva y otras con carga negativa. Con ello justifica los experimentos en los que se manifiesta na interacción de la materia con la electricidad, por ejemplo la condustividad de los metales, las celdas electroquímicas, la electrólisis, etc.
Desventajas: al plantear que ambos tipos de partículas se encontraban estrechamente en contacto («budin de pasas») no podía justificar la generación de los espectros de emisión que se habían observado al someter a descarga una muestra de un gas y observado un espectro de lineas característico el error de thomso fue la visualización del atomo, ya que este no era exactamente una mas no distribuyo correctamente las cargas del atomo os incovenientes que planteaba este modelo, tiene que ver con un conjunto de fenómenos que aparecen a finales del siglo xix y q muestran un comportamiento muy extraño de algunos atomos de ciertos elementos químico recibe el nombre de radiactividad . Experimento de la lamina de oro El experimento de Rutherford, también llamado experimento de la lámina de oro, fue realizado por Hans Geiger y Ernest Marsden en 1909, y publicado en 1911,1 bajo la dirección de Ernest Rutherford en los Laboratorios de Fisi de Ernest Rutherford en los Laboratorios de Física de la Universidad de Mánchester. Los resultados obtenidos y el posterior análisis tuvieron como consecuencia la negación del modelo atómico de Thomson y la propuesta de un modelo nuclear para el átomo.
El experimento consistió en hacer incidir un haz de partículas alfa sobre una fina lámina de oro y observar cómo dicha lámina afectaba a la trayectoria de los rayos. Las partículas alfa se obtenían de la desintegración de una sustancia radiactiva, el polonio. Para obtener un fino haz se colocó el polonio en una caja de plomo, el plomo detiene todas las partículas, menos las que salen por un pequeño orificio practicado en la caja. Perpendicular a la trayectoria del haz se interponía la lámina de metal. Y, para la detección de trayectoria de las partículas, se empleó una pantalla con sulfuro de cinc que produce pequeños destellos cada vez que una particula alfa choca con él.
Según el modelo de Thomson, las partículas alfa atravesarían la lámina metálica sin desviarse demasiado de su trayectoria: la carga positiva y los electrones del átomo se encontraban dispersos de forma homogénea en todo el volumen del átomo. Como las partículas alfa poseen una gran masa (8. 000 veces mayor que la del electrón) y gran velocidad (unos 20. 00 km/ s), las fuerzas eléctricas serian muy débiles e insuficientes para conseguir desviar las partículas alfa; además, para atravesar la lámina del metal, estas partículas se encontrarían con muchos átomos, que irían compe la lámina del metal, estas partículas se encontrarían con muchos átomos, que irían compensando las desviaciones hacia diferentes direcciones. Pero se observó que un pequeño porcentaje de partículas se desviaban hacia la fuente de polonio, aproximadamente una de cada 8. 00 partículas al utilizar una finísima lámina de oro con unos 200 átomos de espesor. En palabras de Rutherford ese resultado era «tan sorprendente como si le disparases un proyectil de 15 pulgadas a un pedazo de papel tisú y rebotase hacia ti»’. Rutherford concluyó que el hecho de que la mayoría de las partículas atravesaran la hoja metálica, indica que gran parte del átomo está vacío, que la desviación de las particulas alfa indica que el deflector y las partículas poseen carga positiva, pues la desviación siempre es dispersa. Y el rebote de las partículas alfa indica un encuentro directo con una zona fuertemente positiva del átomo y a la vez muy densa.
James Chadwick : El Neutrón El modelo de Rutherford de la estructura atómica dejaba un importante problema sin resolver. Se sabía que el hidrógeno, el átomo más sencillo, contenla solamente un protón, y que el átomo de helio contenía dos protones. por tanto, la relación entre la masa de un átomo de helio y un átomo de hidrógeno debería ser 2:1 . (Debido a que los electrones son mucho más ligeros que los protones, se puede ignorar su contribución a la masa atómica. ) Sin embargo, en realidad la relación es . Rutherford y otros investigadores habían propuesto que debería existir otro tipo de part[cula subatómica en el núcleo, hecho qu 0 DF 15
