El Atomo Y Sus Partículas Subatómicas

1.1 EL ÁTOMO Y SUS PARTÍCULAS SUBATÓMICAS

Generalmente se otorga a los antiguos griegos, el reconocimiento de las primeras ideas sobre la existencia de los átomos, aunque es probable que este concepto haya tenido sus orígenes en civilizaciones aún más antiguas. La teoría de la discontinuidad de la materia y la de la continuidad de la materia, son dos de las teorías que prevalecieron entre los filósofos griegos.

• La teoría de la discontinuidad de la materia fue propuesta por el filósofo griego Leucipo, quien, basándose en su intuición, concluyó que la subdivisión de la materia produciría finalmente partículas que ya no podrían dividirse más. Su discípulo Demócrito (470 - 380 a.C) dio el nombre de átomos a estas partículas, del griego a, “no” y tomé, “división.

• La teoría de la continuidad de la materia, sostenida por el filósofo griego Aristóteles (384–322 a.C.), y apoyada por la mayoría de los filósofos griegos, afirmaba que la materia era continua, de ahí que hipotéticamente podía dividirse infinitamente en partículas, más y más pequeñas.

Las teorías de los antiguos griegos se basaban en el pensamiento abstracto y no en la experimentación planificada. En la actualidad, sabemos que Demócrito tenía razón, aunque su punto de vista fue en su época el de la minoría; pues el popular concepto de “continuidad de la materia” prevaleció durante 2 mil años, haciendo que se olvidara la idea de los átomos.

Durante casi dos mil años, la existencia de los átomos permaneció como una simple especulación. Fue hasta el siglo XVIII, que científicos, como Robert Boyle, Isaac Newton y

Antoine Laurence Lavoisier retomaron las ideas filosóficas griegas, para explicar la constitución de la materia, a partir de hechos experimentales.

John Dalton, sin embargo, fue el primero en proponer una teoría atómica, que desarrolló entre 1803 y 1808, la cual es muy importante en la historia de la química.

Dalton imaginó al átomo como una partícula extremadamente pequeño, indivisible y sin carga eléctrica..

John Dalton (1766-1844),

Químico, matemático y filósofo

inglés, además de la teoría atómica,

formuló varias leyes sobre gases.

Aun, cuando en la actualidad se conocen ciertas inexactitudes de la Teoría atómica de Dalton, su importancia es indiscutible; pues sus aportaciones, respecto a la naturaleza de la materia, fueron el principal estímulo para el rápido progreso de la química, durante el siglo XIX; pues, a partir de la teoría atómica de Dalton se pudo definir al átomo.

 EL ELECTRÓN Y LOS RAYOS CATÓDICOS

A fines del siglo XIX, a raíz de los experimentos con la electricidad, surgió la idea de que el átomo podía estar formado por partículas más pequeñas. En 1832, Michael Faraday realizó una importante serie de experimentos sobre electrólisis química, mediante la cual los compuestos se separaban por el paso de una corriente eléctrica. Con base en los estudios de Faraday, se intentó pasar una corriente eléctrica a través del vacío, lo que llevó a descubrimientos muy importantes, realizados por los científicos británicos Willian Crookes y Joseph Thompson .

En 1879, Crookes experimentó con un tubo de vidrio, como el que se observa en la figura, el cual posteriormente fue conocido como tubo de Crookes, o tubo de rayos catódicos . Se extrajo el aire del tubo, quedando al vacío, y se redujo la presión. Se colocaron dos placas metálicas, denominadas electrodos, uno en cada extremo del tubo. Cuando los electrodos se conectaron a una fuente de voltaje, éstos constituyeron un polo negativo y uno positivo, denominados cátodo y ánodo, respectivamente. Con el paso de la corriente, se formó un haz de rayos luminosos, que provenían del cátodo y viajaban en línea recta hacia el ánodo; razón por la cual Crookes los llamó rayos catódicos. Aunque la corriente eléctrica no puede verse, los rayos catódicos se observaron debido a que éstos producían una sombra sobre una pantalla de sulfuro de zinc (material fluorescente), colocada cerca del ánodo.

En 1897, J.J Thompson se interesó en el estudio de los rayos catódicos. Colocó los campos eléctrico y magnético fuera del tubo de descarga, como se observa en la figura. Los rayos que viajaban del cátodo hacia el ánodo eran atraídos por la placa positiva y repelidos por la negativa, lo que hacía suponer que los rayos debían estar formados por partículas con carga negativa. También observó que los rayos catódicos eran capaces de hacer girar un rehilete, colocado dentro del tubo, con lo cual comprobó que eran partículas de materia que poseían masa.

Tubo de rayos catódicos con campos magnético y eléctrico perpendiculares.

Thompson dio el nombre de electrones; palabra que proviene del griego elektron, que significa ámbar, a estas partículas, como lo había sugerido J. Stoney, en 1891, quien había propuesto que la existencia de partículas con carga negativa estaba relacionada con los átomos.

Estudiando el grado de las desviaciones de los rayos catódicos, en diferentes campos magnéticos y eléctricos, Thompson determinó la relación entre la carga (e) y la masa (m) de los electrones. El valor exacto para esta relación es:

e/m = 1.75882 x 108 coulombs / gramo

Al experimentar con cátodos de otros materiales, se observó que las propiedades de los rayos catódicos eran las mismas; ya que los cátodos, hechos de distintos elementos, emitían corrientes de partículas con la misma carga y masa. Fue así que se llegó a considerar a los electrones como parte constituyente de toda la materia. Ahora sabemos que todos los átomos contienen un número entero de electrones.

 EL PROTÓN Y LOS RAYOS CANALES

En 1886, el físico alemán Eugen Goldstein, con base en los descubrimientos anteriores, experimentó con el tubo de rayos catódicos, pero con algunas modificaciones. En el interior del tubo colocó gas hidrógeno y empleó un cátodo perforado, como se observa en la figura. Goldstein observó, por primera vez, que en un tubo de rayos catódicos también se generaba una corriente de partículas cargadas positivamente; pues éstas se movían hacia el cátodo negativo; es decir, en sentido contrario al de los rayos catódicos. Este flujo de partículas positivas fue denominado rayos canales, porque eran observados al pasar a través del cátodo perforado.

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