Interacciones eléctricas entre protones y electrones
Si retrocedemos en el tiempo mucho antes del experimento de Rutherford toda la comunidad científica aceptaba con ojos cerrados el modelo atómico de Thomson, luego el tiempo gracias a la experiencia de Rutherford fue dando un jiro que vario, todos los modelos posteriores eran basados en una estructura atómica con una masa central cargada de manera positiva la cual se encontraba rodeada de una nube de cargas negativas.
El modelo basado en la estructura del átomo fue lo que a el modelo atomico de Rutherford llevo a plantear y proponer su modelo, este modelo dice que los electrones se mueven alrededor del núcleo que esta en órbita, si esto radiara una radiación electromagnetica, perderá energía.
Es en las leyes de Newton, al igual que con las ecuaciones de Maxwell con relación del electromagnetismo que es aplicada al átomo de Rutherford, se estimara que en un tiempo de un determinado orden con relación de 10−10 s, el total de la energía del átomo se habrá radiado, esto lleva de modo inexorable a la caída de los electrones sobre el núcleo.
Esta ley muestra la clara relación entre la presión y la temperatura con el volumen lleva el nombre de quien la enuncio en el año 1800.
La ley expresa que al aumentar la temperatura, las moléculas del gas comienzan a moverse muy rápidamente aumentando su choque contra las paredes del recipiente que lo contiene.
Gay-Lussac descubrió que,no importa el momento del proceso el cociente entre la presión y la temperatura siempre tenía el mismo valor, o sea es constante.
La presión del gas es directamente proporcional a su temperatura:
Las temperaturas siempre deben ser expresadas en Kelvin para esta ley.
Conclusión: Al aumentar la temperatura aumenta la presión y al disminuir la temperatura disminuye la presión.
Para el tercer experimento, Thomson fundamento la relación que hay entre la masa de los rayos catódicos y la carga, para esto mide la cantidad que se desvía por un campo magnético y cuanta cantidad de carga de energía contenida.
La relación masa/carga que encuentra es de un millar de veces superior a la que contiene el ión de Hidrógeno, esto indica que bien las partículas deben ser más livianas o con mucha más carga.
Aquí Thomson toma una posición audaz: Thomson, a los rayos catódicos que estaban cargados por partículas les llamó “corpúsculos” dichos corpúsculos se originaban dentro de los atomos de los electrodos, a lo que esto significaba, que los átomos deben ser divisibles, imagina “un mar” totalmente repleto de cargas positivas en estos corpúsculos en el átomo, es por esto que se le llama y conoce con el nombre de budín de pasas al modelo de Thomson.
El premio novel de física lo obtiene en 1906, gracias al trabajo que realizo sobre la conducción de la electricidad a través de los gases.
La forma de su explicación de que el átomo esta formado por un núcleo unido y compacto y que en su exterior la denomina como corteza, deja mucha puertas abiertas tanto para Ernest Rutherford o Niels Bohr, quienes continúan con esta investigación dando luz y planteando otras teorías para los atomos y las partes diferenciadas
Para este segundo experimento, JJ Thomson construye un tubo de rayos catódicos, logrando un vacío casi perfecto, en uno de sus extremos lo recubre con pintura fosforescente.
La intención del este experimento era investigar si estos rayos podían ser desviados con un campo eléctrico, se conocía que en anteriores experimentos no se habían observado este fenómeno (esto es muy característico de las partículas con carga).
Con la creación de este tubo en el que en uno de sus extremos estaba recubierto con pintura fosforescente, Thomson descubre que muchos rayos si se podían doblar con la influencia de un campo magnetizado.
Thomson investigó si podrían ser separadas las cargas negativas de los rayos catódicos y utiliza un medio el del magnetismo.
Para este experimento construyo un tubo de rayos catódicos el cual al final del tubo termina en dos cilindros con ranuras, las ranuras fueron conectadas a su vez a un electrómetro.
Con este método Thomson descubre que cuando los rayos son desviados magnéticamente de tal forma que no puedan entrar en las hendiduras, el electrómetro marca al registrar poca carga.
Esto llevo a Thomson a la conclusión que la carga negativa es inseparable de los rayos
Las fuerzas electrostaticas se establecen entre iones de distinta o igual carga
Los iones que poseen cargas opuestas (+) (-) son los que se atraen
En cambio los iones que poseen el mismo tipo de carga (+)(+) se repelen entre si.
La ley de Coulomb define la magnitudes de las fuerzas electrostática, la cual es directamente proporcional a las magnitudes de las cargas e inversamente proporcional al cuadrado de las distancias que los separan.
La figura superior y la inferior dan una muestra de lo que hablamos.
Los aminoácidos que estén cargados por una proteína estableen (puentes salinos) enlaces iónicos dentro de una proteína o distintas proteínas.
Viendo este tipo de interacciones se les otorga el nombre de Puente Salino.
Estos son frecuentes entre la enzima y su sustrato, entre aminoácidos de proteínas o entre los ácidos nucleicos y las proteínas.
En la imagen que puedes apreciar arriba, si observas lo que esta (coloreado en azul) son estas las cargas positivas de proteínas las cuales están dispuestas en torno a la hélice del ADN, el cual esta cargado negativamente.
Para redondear lo que son las fuerzas electrostáticas ion-ion, podemos ver en la próxima imagen la unión de las enzimas con su correspondiente sustrato, estas pueden ser gobernadas por interacciones electrostáticas, como bien podría ser el caso a modo de ejemplo de
1.- El átomo en la antigüedad Los filósofos griegos discutieron mucho acerca de la naturaleza de la materia y concluyeron que el mundo era más simple de lo que parecía.
Algunas de sus ideas de mayor relevancia fueron: Leucipo Demócrito En el siglo V a. C., Leucipo sostenía que había un sólo tipo de materia y pensaba que si dividíamos la materia en partes cada vez más pequeñas, obtendríamos un trozo que no se podría cortar más.
Demócrito llamó a estos trozos átomos («sin división»). La filosofía atomista de Leucipo y Demócrito podía resumirse en:
1.- Los átomos son eternos, indivisibles, homogéneos e invisibles.
2.- Los átomos se diferencian en su forma y tamaño.
3.- Las propiedades de la materia varían según el agrupamiento de los átomos.
Empédocles En el siglo IV a. C., Empédocles postuló que la materia estaba formada por 4 elementos: tierra, aire, agua y fuego. Aristóteles, posteriormente, postula que la materia estaba formada por esos 4 elementos pero niega la idea de átomo, hecho que se mantuvo hasta 200 años después en el pensamiento de la humanidad.
1.1.- La teoría atómica de Dalton En 1808, John Dalton publicó su teoría atómica, que retomaba las antiguas ideas de Leucipo y de Demócrito. Según la teoría de Dalton:
1.- Los elementos están formados por partículas diminutas, indivisibles e inalterables llamadas átomos. Dalton estableció un sistema para designar a cada átomo de forma que se pudieran distinguir entre los distintos elementos:
2.- Los átomos de un mismo elemento son todos iguales entre sí en masa, tamaño y en el resto de las propiedades físicas o químicas.
Por el contrario, los átomos de elementos diferentes tienen distinta masa y propiedades.
3.- Los compuestos se forman por la unión de átomos de los correspondientes elementos según una relación numérica sencilla y constante. De la teoría atómica de Dalton se pueden obtener las siguientes definiciones: –
Un átomo es la partícula más pequeña de un elemento que conserva sus propiedades. – Un elemento es una sustancia pura que está formada por átomos iguales. – Un compuesto es una sustancia que está formada por átomos distintos combinados en una relación numérica sencilla y constante.
2.- El átomo es divisible Una vez aceptada la teoría atómica de la materia, los fenómenos de electrización y electrólisis pusieron de manifiesto, por un lado, la naturaleza eléctrica de la materia y, por otro, que el átomo era divisible; es decir, que estaba formado por otras partículas fundamentales más pequeñas.
En esta página puedes ver ejemplos sobre fenómenos de electrización. Los fenómenos eléctricos son una manifestación de su carga eléctrica.
La unidad de carga eléctrica en el SI es el culombio (C). Hay 2 tipos de cargas eléctricas: positiva y negativa. dos cuerpos que hayan adquirido una carga del mismo tipo se repelen, mientras que si poseen carga de distinto tipo se atraen.
La materia es eléctricamente neutra, es decir, tiene la misma cantidad de cada tipo de carga. cuando adquiere carga, tanto positiva como negativa, es porque tiene más cantidad de un tipo que de otro. A finales del siglo XIX y principios del XX, una serie de experimentos permitieron identificar las partículas responsables de la carga negativa (el electrón) y de la carga positiva (el proton). Estos experimentos proporcionaron los datos siguientes sobre la estructura de la materia: –
El átomo contiene partículas materiales subatómicas. – Los electrones tienen carga eléctrica negativa y masa. Cada electrón posee una carga eléctrica elemental. –
Los protones tienen carga eléctrica positiva y mayor masa. – Como el átomo es eléctricamente neutro, hay que suponer que el número de cargas eléctricas negativas (electrones) es igual al número de cargas positivas (protones).
3.- Modelos atómicos En Ciencia, un modelo intenta explicar una teoría mediante una comparación. Un modelo será tanto más perfecto cuanto más claramente explique los hechos experimentales. El modelo es válido mientras explica lo que ocurre en los experimentos; en el momento en que falla, hay que modificarlo.
3.1.- Modelo atómico de Thomson Por ser tan pequeña la masa de los electrones, el físico inglés J. J. Thomson supuso, en 1904, que la mayor parte de la masa del átomo correspondía a la carga positiva, que, por tanto, debía ocupar la mayor parte del volumen atómico.
Thomson imaginó el átomo como una especie de esfera positiva continua en la que se encuentran incrustados los electrones (como las pasas en un pudin). Este modelo permitía explicar varios fenómenos experimentales como la electrización y la formación de iones. –
La electrización: Es el exceso o la deficiencia de electrones que tiene un cuerpo y es la responsable de su carga eléctrica negativa o positiva. – La formación de iones: Un ion es un átomo que ha ganado o ha perdido electrones. Si gana electrones tiene carga neta negativa y se llama anión y si pierde electrones tiene carga neta positiva y se llama catión.
3.2.- Modelo atómico de Rutherford El modelo de Thomson tuvo una gran aceptación hasta que, en 1911, el químico y físico inglés Ernest Rutherford y sus colaboradores llevaron a cabo el «Experimento de Rutherford». En esta página puedes ver cómo este experimento ofrecía unos resultados que no podían explicarse con el modelo de átomo que había propuesto Thomson y, por tanto, había que cambiar el modelo.
En el experimento se bombardeaba una fina lámina de oro con partículas alfa (positivas) procedentes de un material radiactivo y se observaba que: – La mayor parte de las partículas alfa atravesaban la lámina sin cambiar de dirección, como era de esperar. –
Algunas partículas alfa se desviaron considerablemente. – Unas pocas partículas alfa rebotaron hacia la fuente de emisión. Puedes ver el experimento en este vídeo. Aquí tienes otra versión interactiva del mismo experimento. El Modelo atómico de Rutherford o modelo nuclear establece que: –
El átomo tiene un núcleo central en el que están concentradas la carga positiva y casi toda la masa. – La carga positiva de los protones del núcleo se encuentra compensada por la carga negativa de los electrones, que están fuera del núcleo. –
El núcleo contiene, por tanto, protones en un número igual al de electrones del átomo. – Los electrones giran a mucha velocidad alrededor del núcleo y están separados de éste por una gran distancia.
3.3.- Los neutrones La masa de protonesy electrones no coincidía con la masa total del átomo; por tanto, Rutherford supuso que tenía que haber otro tipo de partículas subatómicas en el núcleo de los átomos. Estas partículas fueron descubiertas en 1933 por
J. Chadwick. Al no tener carga eléctrica recibieron el nombre de neutrones. Los neutrones son partículas sin carga y de masa algo mayor que la masa de un protón.
3.4.- Estructura del átomo Según esto, el átomo quedó constituido así: – Una zona central o NÚCLEO donde se encuentra la carga total positiva (la de los protones) y la mayor parte de la masa del átomo, aportada por los protones y los neutrones. – Una zona externa o CORTEZA donde se hallan los electrones, que giran alrededor del núcleo. Hay los mismos electrones en la corteza que protones en el núcleo, por lo que el conjunto del átomo es eléctricamente neutro.
Mezcla, agregación de sustancias sin interacción química entre ellas.
Las propiedades de las mezclas varían según su composición y pueden depender del método o la manera de preparación de las mismas.
Los componentes individuales en una `mezcla heterogénea’ están físicamente separados y pueden observarse como tales.
Estos componentes se pueden recuperar por procedimientos físicos, como la filtración, la decantación o la separación magnética.
En una `mezcla homogénea’ o disolución el aspecto y la composición son uniformes en todas las partes de la misma.
El componente que está en mayor proporción y que generalmente es líquido se denomina disolvente, y el que está en menor proporción soluto. Las disoluciones pueden ser sólidas y gaseosas, pero la mayoría de ellas son líquidas.
Para separar los componentes de una disolución se utilizan técnicas como la cromatografía, la destilación o la cristalización fraccionada.
Separación
Las mezclas pueden separarse, ya que la unión entre sus componentes es sólo de tipo física. Por lo tanto, se pueden recuperar sus componentes sin que se altere la composición de ellos.
Las mezclas pueden realizarse entre dos sólidos, dos líquidos o entre un líquido y un sólido.
Analicemos cómo es la separación en cada caso:
·Un líquido y un sólido: se pueden usar tres métodos:
a)Filtración: consiste en hacer pasar la mezcla a través de un filtro, quedando retenido el sólido en el filtro y la parte líquida pasa a través de él. También se define como : Filtración, proceso de separar un sólido suspendido (como un precipitado) del líquido en el que está suspendido al hacerlos pasar a través de un medio poroso por el cual el líquido puede penetrar fácilmente. La filtración es un proceso básico en la industria química que también se emplea para fines tan diversos como la preparación de café, la clarificación del azúcar o el tratamiento de aguas residuales. El líquido a filtrar se denomina suspensión, el líquido que se filtra, el filtrado, y el material sólido que se deposita en el filtro se conoce como residuo.
En los procesos de filtración se emplean cuatro tipos de material filtrante: filtros granulares como arena o carbón triturado, láminas filtrantes de papel o filtros trenzados de tejidos y redes de alambre, filtros rígidos como los formados al quemar ladrillos o arcilla (barro) a baja temperatura, y filtros compuestos de membranas semi permeables o penetrables como las animales. Este último tipo de filtros se usan para la separación de sólidos dispersos mediante diálisis.
b)Destilación: es un poco más compleja, pero permite separar la parte líquida de la mezcla. Se logra aplicando calor sobre la mezcla, el líquido se evapora, y este vapor al pasar por un tubo de destilación, se condensa y el líquido se recupera en otro tiesto.
c) Evaporación: en este caso se le aplica calor a la mezcla, el líquido se evapora y la parte sólida queda.
·Dos sólidos: se pueden separar de dos maneras:
a)Magnetismo: esta mezcla se puede separar utilizando un imán. La mezcla debe contener un elemento metálico, que es atraído por el imán, quedando la otra sustancia.
b)Decantación: en este caso se prepara la mezcla de los dos sólidos y luego se coloca en un líquido, los dos sólidos se separan ya que uno se hunde (decanta) y el otro flota. La decantación se puede definir también como:
Decantación, procedimiento de separación de un líquido y un sólido insoluble en él, o de dos líquidos no miscibles, aprovechando la acción de la gravedad.
Liquido a Liquido
En la separación de dos líquidos no miscibles, como el agua y el aceite, se utiliza un embudo de decantación que consiste en un recipiente transparente provisto de una llave en su parte inferior. Al abrir la llave, pasa primero el líquido de mayor densidad y cuando éste se ha agotado se impide el paso del otro líquido cerrando la llave. La superficie de separación entre ambos líquidos se observa en el tubo estrecho de goteo.
Dos líquidos: se separan mediante la destilación. Este método se basa en el antecedente de que cada líquido tiene una temperatura específica de ebullición. Por ejemplo: si se tienen dos líquidos uno hierbe a 70º C y el otro a 98º C. Al aplicar calor se evaporará primero el líquido que tiene una menor temperatura de ebullición, por lo tanto, éste se recuperará antes.
C) La cristalización fraccionada se utiliza para separar una mezcla de dos sólidos cuya solubilidad es distinta a una temperatura dada.
Veremos aquí los diferentes métodos de separación, de acuerdo a cada componente empezaremos por.
Métodos físicos: estos métodos son aquellos en los cuales la mano del hombre no interviene para que estos se produzcan, un caso común es el de sedimentación, si tu depositas una piedra en un liquido el solido rápidamente se sumergiría por el efecto de la gravedad.
Métodos mecánicos:Decantación, se aplica para separar una mezcla de líquidos o un solido insoluble de un liquido, en el caso de un solido se deja depositado por sedimentación en el fondo del recipiente y luego el liquido es retirado lentamente hacia otro recipiente quedando el solido depositado en el fondo del recipiente, ahora bien cuando los líquidos no miscibles estos líquidos al mezclarse tienen la propiedad de ir separándose en el recipiente, al comienzo quedan como un sistema homogéneo pero luego al separarse se puede sacar al liquido que quede en la parte superior, quedando el otro en el recipiente de origen.
Método de Filtración
Filtración: es aplicable para separar un solido insoluble de un liquido se emplea una malla porosa tipo colador, la mezcla se vierte sobre la malla quedando atrapada en ella el solido y en el otro recipiente se depositara el liquido, de ese modo quedan separados los dos componentes.
Para no confundirnos de métodos, las aplicaciones a través de materiales porosos como el papel filtro, algodón o arena se separan el sólido que se encuentra suspendido en un líquido.
De esta manera estos materiales son quienes permiten que solamente pase el líquido, reteniendo al sólido.
Evaporación: Aquí un solido soluble y un liquido por medio de temperatura de ebullición la cual evaporara completamente y luego por condensación se recuperara el liquido mientras que el solido quedara a modo de cristales pegado en las paredes del recipiente de donde podría ser recuperado.
Punto de ebullición: cuando un liquido a determinada temperatura se va evaporando. Todos los líquidos presentan diferentes puntos de ebullición. Sublimación: Es para separar una mezcla de dos sólidos con una condición uno de ellos podría sublimarse, a esta mezcla se aplica una cantidad determinada de calor determinada produciendo los gases correspondientes a los elementos, estos vuelven a recuperarse en forma de sólidos al chocar sobre una superficie fría como una porcelana que contenga agua fría, de este modo los gases al condensarse se depositan en la base de la pieza de porcelana en forma de cristales.
Centrifugación: aquí como tantas ocasiones pondremos de ejemplo al talco como solido, para acelerar su sedimentación se aplica una fuerza centrifuga la cual acelera dicha sedimentación, el movimiento gravitacionál circular por su fuerza se logra la separación.
Destilación: esta separación de mezcla se aplica para separar una mezcla de mas de dos o mas líquidos miscibles, los líquidos como condición deben de tener por lo menos 5º de diferencia del punto de ebullición.
De esta forma se ira calentando hasta llegar al punto de ebullición del primer liquido, se mantendrá esta temperatura colocando o sacando el mechero para mantener la temperatura de ebullición, a modo de calor regulado de vaporización, cuando ya no se observa vapores se aumenta la temperatura al punto de ebullición del segundo liquido, podría ser repetitiva la operación según el número de líquidos que contenga la mezcla. Como iniciar cesión.
Los vapores que se producen pasan por un condensador o refrigerante de tal manera que los vapores se irán recuperando en recipientes.
Destilación: Técnica que se utilizada para purificar un líquido o bien separar los líquidos de una mezcla líquida.
Se trabaja en dos etapas: estas son la transformación del líquido en vapor y condensación del vapor.
Destilación: Técnica utilizada para purificar un líquido o separar los líquidos de una mezcla líquida. Comprende dos etapas: transformación del líquido en vapor y condensación del vapor.
Decantación
LIQUIDO -LIQUIDO:
Líquidos de diferente densidad:
Estos dejándolos en reposo sedimentan.
Información extra.
La información extra de la que dispongo es una breve descripción del método de decantación para separar mezcla heterogéneas, y las propiedades de los dos componentes empleados, el agua y el aceite.
La decantación
La decantación es un proceso físico de separación de mezclas, especial para separar mezclas heterogéneas, estas pueden ser exclusivamente líquido – líquido ó sólido – líquido.
Esta técnica se basa en la diferencia de densidades entre los dos componentes, que hace que dejándolos en reposo se separen quedando el más denso arriba y el más fluido abajo.
Para realizar esta técnica se utiliza como instrumento principal un embudo de decantación, que es de cristal y esta provisto de una llave en la parte inferior.
Como se realiza su extracción en esta técnica de separación, se basa en las diferentes afinidades de los componentes de las mezclas en dos solventes distintos y no solubles entre sí.
Es una técnica muy útil para aislar cada sustancia de sus fuentes naturales o de una mezcla de reacción.
La técnica de extracción simple es la más común y utiliza un embudo especial llamado embudo de decantación.
Tamización: en la imagen de abajo podemos apreciar claramente el método de separación por tamización.
El tamizado es un método de separación de los más sencillos, consiste en hacer pasar una mezcla de cualquier tipo de sólidos, de distinto tamaño, a través de el tamiz.
Los granos más pequeños atraviesan el tamiz y los más grandes son retenidos, de esta forma podrás separa dos o más sólidos, dependiendo tanto de dichos sólidos como el tamizador que utilizamos.
Cromatografía.
La Cromatografía es la separación de aquellos componentes de una mezcla que es homogénea.
Para ampliar este tema tienes que hacer clic aquí en Cromatografía
En el vídeo que pueden ver se aprecia claramente.
Gracias a todos mis amigos lectores y todo lo que creen que les falte saber, me lo comentan un saludo.
Puedes acceder al articulo original de imantación ingresando a este click en metodos de imantación
ATENCIÓN A TODOS LOS ESTUDIANTES:
VIENDO QUE SE REPITE LOS PEDIDOS DE AMPLIACIÓN DE ESTE TEMA LES ACLARO QUE AQUÍ DEBAJO ESTÁN LAS ENTRADAS A LOS ARTÍCULOS CON EL RESTO DE LOS MÉTODOS AMPLIADOS Y LOS QUE LES FALTEN, MÁS LOS POSTULADOS Y MODELOS, GRACIAS
Desde ya gracias a todos por sus indicaciones, un saludos y sean felices.
Para continuar ampliando este tema sugerimos entrar en los enlaces de los otro metodos de separación de mezclas que están en este articulo.
Aquello que estén buscando y no lo encuentren aquí rogamos nos lo hagan saber y lo subiremos con gusto desde ya gracias a todos y éxitos en sus examen.
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1.- El átomo en la antigüedad
Los filósofos griegos discutieron mucho acerca de la naturaleza de la materia y concluyeron que el mundo era más simple de lo que parecía. Algunas de sus ideas de mayor relevancia fueron:
Leucipo
Demócrito
En el siglo V a. C., Leucipo sostenía que había un sólo tipo de materia y pensaba que si dividíamos la materia en partes cada vez más pequeñas, obtendríamos un trozo que no se podría cortar más. Demócrito llamó a estos trozos átomos («sin división»).
La filosofía atomista de Leucipo y Demócrito podía resumirse en:
1.- Los átomos son eternos, indivisibles, homogéneos e invisibles.
2.- Los átomos se diferencian en su forma y tamaño.
3.- Las propiedades de la materia varían según el agrupamiento de los átomos.
Empédocles
En el siglo IV a. C., Empédocles postuló que la materia estaba formada por 4 elementos: tierra, aire, agua y fuego.
Aristóteles
Aristóteles, posteriormente, postula que la materia estaba formada por esos 4 elementos pero niega la idea de átomo, hecho que se mantuvo hasta 200 años después en el pensamiento de la humanidad.
1.1.- La teoría atómica de Dalton
En 1808, John Dalton publicó su teoría atómica, que retomaba las antiguas ideas de Leucipo y de Demócrito. Según la teoría de Dalton:
1.- Los elementos están formados por partículas diminutas, indivisibles e inalterables llamadas átomos.
Dalton estableció un sistema para designar a cada átomo de forma que se pudieran distinguir entre los distintos elementos:
2.- Los átomos de un mismo elemento son todos iguales entre sí en masa, tamaño y en el resto de las propiedades físicas o químicas. Por el contrario, los átomos de elementos diferentes tienen distinta masa y propiedades.
3.- Los compuestos se forman por la unión de átomos de los correspondientes elementos según una relación numérica sencilla y constante.
De la teoría atómica de Dalton se pueden obtener las siguientes definiciones:
– Un átomo es la partícula más pequeña de un elemento que conserva sus propiedades.
– Un elemento es una sustancia pura que está formada por átomos iguales.
– Un compuesto es una sustancia que está formada por átomos distintos combinados en una relación numérica sencilla y constante.
2.- El átomo es divisible
Una vez aceptada la teoría atómica de la materia, los fenómenos de electrización y electrólisis pusieron de manifiesto, por un lado, la naturaleza eléctrica de la materia y, por otro, que el átomo era divisible; es decir, que estaba formado por otras partículas fundamentales más pequeñas.
En esta página puedes ver ejemplos sobre fenómenos de electrización.
Los fenómenos eléctricos son una manifestación de su carga eléctrica. La unidad de carga eléctrica en el SI es el culombio (C).
Hay 2 tipos de cargas eléctricas: positiva y negativa. dos cuerpos que hayan adquirido una carga del mismo tipo se repelen, mientras que si poseen carga de distinto tipo se atraen.
La materia es eléctricamente neutra, es decir, tiene la misma cantidad de cada tipo de carga. cuando adquiere carga, tanto positiva como negativa, es porque tiene más cantidad de un tipo que de otro.
A finales del siglo XIX y principios del XX, una serie de experimentos permitieron identificar las partículas responsables de la carga negativa (el electrón) y de la carga positiva (el protón). Estos experimentos proporcionaron los datos siguientes sobre la estructura de la materia:
– El átomo contiene partículas materiales subatómicas.
– Los electrones tienen carga eléctrica negativa y masa. Cada electrón posee una carga eléctrica elemental.
– Los protones tienen carga eléctrica positiva y mayor masa.
– Como el átomo es eléctricamente neutro, hay que suponer que el número de cargas eléctricas negativas (electrones) es igual al número de cargas positivas (protones).
3.- Modelos atómicos
En Ciencia, un modelo intenta explicar una teoría mediante una comparación. Un modelo será tanto más perfecto cuanto más claramente explique los hechos experimentales. El modelo es válido mientras explica lo que ocurre en los experimentos; en el momento en que falla, hay que modificarlo.
3.1.- Modelo atómico de Thomson
Por ser tan pequeña la masa de los electrones, el físico inglés J. J. Thomson supuso, en 1904, que la mayor parte de la masa del átomo correspondía a la carga positiva, que, por tanto, debía ocupar la mayor parte del volumen atómico. Thomson imaginó el átomo como una especie de esfera positiva continua en la que se encuentran incrustados los electrones (como las pasas en un pudin).
Este modelo permitía explicar varios fenómenos experimentales como la electrización y la formación de iones.
– La electrización: Es el exceso o la deficiencia de electrones que tiene un cuerpo y es la responsable de su carga eléctrica negativa o positiva.
– La formación de iones: Un ion es un átomo que ha ganado o ha perdido electrones. Si gana electrones tiene carga neta negativa y se llama anión y si pierde electrones tiene carga neta positiva y se llama catión.
3.2.- Modelo atómico de Rutherford
El modelo de Thomson tuvo una gran aceptación hasta que, en 1911, el químico y físico inglés Ernest Rutherford y sus colaboradores llevaron a cabo el «Experimento de Rutherford».
En esta página puedes ver cómo este experimento ofrecía unos resultados que no podían explicarse con el modelo de átomo que había propuesto Thomson y, por tanto, había que cambiar el modelo.
En el experimento se bombardeaba una fina lámina de oro con partículas alfa (positivas) procedentes de un material radiactivo y se observaba que:
– La mayor parte de las partículas alfa atravesaban la lámina sin cambiar de dirección, como era de esperar.
– Algunas partículas alfa se desviaron considerablemente.
– Unas pocas partículas alfa rebotaron hacia la fuente de emisión.
Puedes ver el experimento en este vídeo.
Aquí tienes otra versión interactiva del mismo experimento.
El Modelo atómico de Rutherford o modelo nuclear establece que:
– El átomo tiene un núcleo central en el que están concentradas la carga positiva y casi toda la masa.
– La carga positiva de los protones del núcleo se encuentra compensada por la carga negativa de los electrones, que están fuera del núcleo.
– El núcleo contiene, por tanto, protones en un número igual al de electrones del átomo.
– Los electrones giran a mucha velocidad alrededor del núcleo y están separados de éste por una gran distancia.
3.3.- Los neutrones
La masa de protones y electrones no coincidía con la masa total del átomo; por tanto, Rutherford supuso que tenía que haber otro tipo de partículas subatómicas en el núcleo de los átomos.
Estas partículas fueron descubiertas en 1933 por J. Chadwick. Al no tener carga eléctrica recibieron el nombre de neutrones.
Los neutrones son partículas sin carga y de masa algo mayor que la masa de un protón.
3.4.- Estructura del átomo
Según esto, el átomo quedó constituido así:
– Una zona central o NÚCLEO donde se encuentra la carga total positiva (la de los protones) y la mayor parte de la masa del átomo, aportada por los protones y los neutrones.
– Una zona externa o CORTEZA donde se hallan los electrones, que giran alrededor del núcleo.
Hay los mismos electrones en la corteza que protones en el núcleo, por lo que el conjunto del átomo es eléctricamente neutro.
