03AtomosyFC
Páginas: 21 (5082 palabras)
Publicado: 11 de octubre de 2015
3. Estructura atómica
3. ESTRUCTURA ATÓMICA
Cargas atómicas positivas
De acuerdo con los resultados reseñados en el Capítulo 2 sabemos que la materia está formada
por átomos cuyo radio es de unos 10–8 cm. Estos átomos están constituidos, al menos en parte,
por electrones. Puesto que son eléctricamente neutros es obvio que la carga debida a los electrones que contienen debe estar equilibrada poruna carga positiva igual.
Además de los rayos catódicos, en los experimentos con tubos de descarga se observaron partículas con carga positiva que emanan del ánodo, que fueron denominadas rayos positivos1. En
1898 Wilhelm Wien investigó estos rayos y encontró que tienen una relación masa/carga más de
1000 veces mayor que la de los electrones. Puesto que esta relación es comparable con la relaciónmasa/(carga del electrón) de los átomos residuales del tubo de descarga, se sospechó que
los rayos positivos son iones (átomos cargados positivamente porque les faltan uno o más electrones) provenientes del gas presente en el tubo. En 1913 Thomson refinó el dispositivo de Wien
para separar los diferentes iones y medir sus relaciones masa/carga. Así determinó la presencia
de iones de varios estadosde carga (es decir, átomos que han perdido uno, dos, tres, …, etc.
electrones), que aparecían como diferentes trazas en una placa fotográfica. Al realizar sus experimentos con neón, observó que los haces de iones del mismo estado de carga producían dos trazas en vez de una. Los químicos habían atribuido al Ne un numero de masa de 20.2, pero las trazas observadas por Thomson sugerían númerosatómicos de 20.0 (la traza más intensa) y 22.0 (la
más débil). Concluyó entonces que el Ne consiste de una mezcla de dos variedades, que denominó isótopos2: la más abundante, 20Ne (con número de masa 20.0) y la más escasa 22Ne (de
número de masa 22.0). Más tarde se descubrió un tercer isótopo, el 21Ne, que también está presente en cantidades diminutas3. Estos resultados demostraron que la hipótesis deDalton, que
todos los átomos de un dado elemento tienen la misma masa, está en error. La técnica de
Thomson fue perfeccionada por Francis W. Aston, quien desarrolló el espectrógrafo de masa en
1919 y lo utilizó para analizar cerca de 50 elementos en los años siguientes, lo que le permitió
descubrir que la mayoría tienen isótopos.
En conclusión, no hay ninguna evidencia de que en el átomo exista unapartícula positiva equivalente al electrón. Por lo tanto la carga positiva está de alguna manera (no trivial) asociada con
la masa del átomo.
La dispersión de rayos X y la cantidad de electrones de cada átomo
Las pruebas que los átomos de una dada especie contienen un número definido de electrones
provienen de los experimentos sobre dispersión de rayos X.
1
A veces también llamados rayoscanales. Fueron descubiertos por Eugen Goldstein en 1886.
2
El término isótopo proviene del griego y significa “igual lugar”. Se refiere al hecho que las variedades del mismo
elemento ocupan igual lugar en la Tabla Periódica, pues tienen (casi exactamente) las mismas propiedades químicas. Ya en 1886 Crookes avanzó la idea que todos los átomos tienen pesos atómicos enteros y que los elementos
cuyosnúmeros de masa tienen valores no enteros son en realidad mezclas. Asimismo, la existencia de isótopos fue
sospechada por Frederick Soddy en 1910, al estudiar los productos del decaimiento radioactivo del torio.
3
Hoy sabemos que de cada 1000 átomos de Ne, 909 son de 20Ne, 88 son 22Ne y 3 son 21Ne.
10
3. Estructura atómica
Los rayos X fueron descubiertos por Wilhelm Conrad Roentgen en 1895, alrealizar experimentos de descargas en gases. Cuando la diferencia de potencial entre el cátodo y el ánodo es de algunos kV, al ser bombardeado por los electrones, el ánodo emite una radiación penetrante que se
denominó radiación X. En poco tiempo se pudo mostrar que los rayos X son radiación electromagnética de longitud de onda muy corta, debido a que
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Los rayos X se producen cuando...
3. ESTRUCTURA ATÓMICA
Cargas atómicas positivas
De acuerdo con los resultados reseñados en el Capítulo 2 sabemos que la materia está formada
por átomos cuyo radio es de unos 10–8 cm. Estos átomos están constituidos, al menos en parte,
por electrones. Puesto que son eléctricamente neutros es obvio que la carga debida a los electrones que contienen debe estar equilibrada poruna carga positiva igual.
Además de los rayos catódicos, en los experimentos con tubos de descarga se observaron partículas con carga positiva que emanan del ánodo, que fueron denominadas rayos positivos1. En
1898 Wilhelm Wien investigó estos rayos y encontró que tienen una relación masa/carga más de
1000 veces mayor que la de los electrones. Puesto que esta relación es comparable con la relaciónmasa/(carga del electrón) de los átomos residuales del tubo de descarga, se sospechó que
los rayos positivos son iones (átomos cargados positivamente porque les faltan uno o más electrones) provenientes del gas presente en el tubo. En 1913 Thomson refinó el dispositivo de Wien
para separar los diferentes iones y medir sus relaciones masa/carga. Así determinó la presencia
de iones de varios estadosde carga (es decir, átomos que han perdido uno, dos, tres, …, etc.
electrones), que aparecían como diferentes trazas en una placa fotográfica. Al realizar sus experimentos con neón, observó que los haces de iones del mismo estado de carga producían dos trazas en vez de una. Los químicos habían atribuido al Ne un numero de masa de 20.2, pero las trazas observadas por Thomson sugerían númerosatómicos de 20.0 (la traza más intensa) y 22.0 (la
más débil). Concluyó entonces que el Ne consiste de una mezcla de dos variedades, que denominó isótopos2: la más abundante, 20Ne (con número de masa 20.0) y la más escasa 22Ne (de
número de masa 22.0). Más tarde se descubrió un tercer isótopo, el 21Ne, que también está presente en cantidades diminutas3. Estos resultados demostraron que la hipótesis deDalton, que
todos los átomos de un dado elemento tienen la misma masa, está en error. La técnica de
Thomson fue perfeccionada por Francis W. Aston, quien desarrolló el espectrógrafo de masa en
1919 y lo utilizó para analizar cerca de 50 elementos en los años siguientes, lo que le permitió
descubrir que la mayoría tienen isótopos.
En conclusión, no hay ninguna evidencia de que en el átomo exista unapartícula positiva equivalente al electrón. Por lo tanto la carga positiva está de alguna manera (no trivial) asociada con
la masa del átomo.
La dispersión de rayos X y la cantidad de electrones de cada átomo
Las pruebas que los átomos de una dada especie contienen un número definido de electrones
provienen de los experimentos sobre dispersión de rayos X.
1
A veces también llamados rayoscanales. Fueron descubiertos por Eugen Goldstein en 1886.
2
El término isótopo proviene del griego y significa “igual lugar”. Se refiere al hecho que las variedades del mismo
elemento ocupan igual lugar en la Tabla Periódica, pues tienen (casi exactamente) las mismas propiedades químicas. Ya en 1886 Crookes avanzó la idea que todos los átomos tienen pesos atómicos enteros y que los elementos
cuyosnúmeros de masa tienen valores no enteros son en realidad mezclas. Asimismo, la existencia de isótopos fue
sospechada por Frederick Soddy en 1910, al estudiar los productos del decaimiento radioactivo del torio.
3
Hoy sabemos que de cada 1000 átomos de Ne, 909 son de 20Ne, 88 son 22Ne y 3 son 21Ne.
10
3. Estructura atómica
Los rayos X fueron descubiertos por Wilhelm Conrad Roentgen en 1895, alrealizar experimentos de descargas en gases. Cuando la diferencia de potencial entre el cátodo y el ánodo es de algunos kV, al ser bombardeado por los electrones, el ánodo emite una radiación penetrante que se
denominó radiación X. En poco tiempo se pudo mostrar que los rayos X son radiación electromagnética de longitud de onda muy corta, debido a que
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Los rayos X se producen cuando...
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