El átomo y sus partículas subatómicas

1.1 El átomo y sus partículas subatómicas

Todas las moléculas orgánicas como los carbohidratos, los lípidos, las proteínas y los nucleótidos contienen carbono, hidrógeno y oxígeno. Además, las proteínas contienen nitrógeno y azufre, y los nucleótidos, así como algunos lípidos, contienen nitrógeno y fósforo. El agua, una molécula inorgánica, contiene hidrógeno y oxígeno.

En la Tierra existen unos 92 elementos. Los elementos son sustancias que no pueden ser desintegradas en otras sustancias por medios químicos ordinarios. Un elemento está constituido por átomos. Desde hace largo tiempo, los científicos tratan de entender cómo es un átomo. Se han propuesto diversos modelos que intentan representar la estructura del átomo. Los átomos de cada elemento diferente tienen en sus núcleos un número característico de partículas cargadas positivamente, llamadas protones. Por ejemplo, un átomo de hidrógeno, el más liviano de los elementos, tiene un protón en su núcleo; el número de protones en el núcleo de un átomo cualquiera recibe el nombre de número atómico. Por lo tanto, el número atómico del hidrógeno es 1 y el del carbono, que cuenta con seis protones, es 6. Fuera del núcleo de un átomo hay partículas cargadas negativamente, los electrones, que son atraídos por la carga positiva de los protones. El número de electrones en un átomo iguala al número de protones en su núcleo. Los electrones determinan las propiedades químicas de los átomos y las reacciones químicas implican cambios en el número y el estado energético de estos electrones. Los átomos también contienen neutrones, que son partículas sin carga de aproximadamente el mismo peso que los protones. También se encuentran en el núcleo del átomo, donde parecen tener un efecto estabilizador. El peso atómico de un elemento es aproximadamente igual a la suma del número de protones y el número de neutrones del núcleo de sus átomos. El peso atómico del carbono es, por convención, igual a 12, mientras que el del hidrógeno, que no contiene neutrones, es ligeramente mayor que 1. Los electrones son tan livianos, en comparación con los protones y los neutrones, que su peso habitualmente no se considera. Cuando nos pesamos, sólo unos 30 gramos del peso total está integrado por electrones.

1.1.1 RAYOS CATODICOS Y RAYOS ANODICOS

Rayos catódicos:

Los rayos catódicos se descubrieron mediante, un experimento mediante lo que se llamo tubo de descarga, un tubo hermético donde se encierra un gas enrarecido, y dos electrodos en los extremos, cátodos (") y ánodo (+), unidos a una corriente alto voltaje. El paso de corriente iba acompañado de una luminiscente en el extremo opuesto al cátodo.

Este experimento demostró la existencia de los rayos catódicos y que se alejaban del cátodo en línea recta ya que en él la parte del ánodo se reflejaba una luz. Por eso se supo que eran de naturaleza negativa.

Si se introduce en un campo magnético un cátodo, todo ello dentro de un tubo hermético donde se introduce un gas enrarecido, la luz de los rayos catódicos se dirigía hacia la placa positiva del campo magnético, por lo que se comprobó que se comportaban como una corriente eléctrica de carga negativa.

A partir del descubrimiento de los rayos catódicos J.J. Thomson llegó a la conclusión de que las partículas de los rayos catódicos debían de ser partículas constituyentes fundamentales de toda la materia:

Rayos canales

El físico E. Goltein para estudiar el fenómeno del tubo de descarga uso un cátodo perforado e introdujo H2 gas enrarecido. Esto produjo una radiación que se reflejaba detrás del cátodo lo indicaba que procedían del ánodo. Ha estas radiaciones las llamó rayos canales o rayos anódicos.

Este experimento demostró la existencia de los rayos canales, y que tienen una naturaleza positiva ya que salen del ánodo.

Si se introduce en un campo magnético un ánodo, todo ello dentro de un tubo hermético donde se introduce un gas enrarecido, la luz de los rayos catódicos se dirigía hacia la placa negativa del campo magnético, por lo que se comprobó que se comportaban como una corriente eléctrica de carga positiva.

Las partículas de los rayos anódicos debían de ser otras partículas constituyentes fundamentales de toda la materia, y esa partícula distinta del electrón coincidía con el núcleo del H2 que era el gas que se encontraba dentro del tubo de descarga, esa partícula es el:

Aclaraciones

Rayos catódicos: no se hace un vacío completo, queda un gas llamado residual. Los átomos de este gas chocan con los electrones del gas y se ionizan y quedan con carga positiva y yendo en consecuencia del ánodo al cátodo.

Rayos canales, anódicos o positivos: si tenemos un tubo con el cátodo perforado observamos un fino haz luminoso producido por unos rayos que partiendo del ánodo atraviesan el cátodo, son estos rayos.

1.1.2. RADIACTIVIDAD

La radiactividad es un fenómeno de enerome importancia para la civilización moderna. Se trata de procesos de desintegración espontánea de núcleos atómicos mediante la emisión de diferentes partículas subatómicas.

Su descubrimiento fue realizado casualmente por el físico francés Antoine Henri Becquerel en 1896, quien observando los efectos de la exposición de materiales fluorescentes y fosforescentes a los rayos X (descubierto por Wilhelm Roentgenen 1895), para lo cual colocaba un cristal de sulfato de potasio y uranillo, minera que contiene uranio, encima de una placa fotográfica envuelta en papel negro y la exponía al sol. Cuando desenvolvía la placa la encontraba velada, hecho que atribuía a la fosforescencia del cristal. Los días siguientes no hubo sol y dejó en un cajón la placa envuelta con papel negro y con sal de uranio encima. Cuando sacó la placa fotográfica estaba velada, y no podía deberse a la fosforescencia, ya que no había sido expuesta a los rayos del sol. La única explicación era que la sal de uranio emitía una radiación muy penetrante. Sin saberlo Becquerel había descubierto lo que Marie Curie llamaría más tarde RADIACTIVIDAD.

Poco después, el matrimonio de Marie y Pierre Curie tomaron cartas en el asunto, y en los posteriores años se hicieron científicos de gran renombre por su arduo trabajo en la materia, Marie Curie bautizó al fenómeno como radiactividad, además de descubrir otros elementos radiactivos como el torio, polonio y radio.

Marie Curie junto con Ernest Rutherford consiguen demostrar que la radiación que emiten las sustancias radiactivas contiene tres componentes, alfa, beta y gamma.

1.2. BASE EXPERIMENTAL DE LA TEORÍA

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