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Como consecuencia de las concepciones científicas desarrolladas alrededor de la noción de los átomos, comienza una larga carrera en la química y la física, sobre todo por demostrar la existencia de los mismos. Una de las preocupaciones más relevantes se centró en saber cómo serían los átomos y los resultados importantes sobre esta pregunta se lograríanmediante experimentaciones con electricidad.
Rayos catódicos y descubrimiento del electrón
En 1838, Michael Faraday (1791-1867) desarrolla una serie de experimentos en los que se hacen descargas eléctricas a recipientes que contienen gases. A medida que los equipos instrumentales de laboratorio fueron más sofisticados, se pudieron construir tubos de vidrio, a los cuales se les extraía lamayor cantidad de aire posible mediante bombas de vacío. Plucker y Hittorf demostraron que entre mayor fuera el vacío, mayor era la zona de incandescencia del polo negativo (cátodo) y el tubo de vidrio emitiría una incandescencia fosforescente.
Después William Crookes (1832-1919), mejorando la calidad del vacío dentro de los tubos, propondría el descubrimiento de los rayos catódicos, llamadosasí porque eran haces de luz que se dirigían desde el polo negativo del tubo (cátodo) hasta el polo positivo (ánodo). Las propiedades de estos rayos son:
a. Los emite el cátodo dentro de un tubo al vacío cuando se hace pasar corriente eléctrica por éste.
Se propagan en línea recta.
Inducen la fluorescencia del vidrio. Sólo así pueden ser vistos, porque los rayos en sí mismos soninvisibles.
d. Se comportan como partículas cargadas eléctricamente en forma negativa, ya que son desviados por la acción de campos eléctricos y magnéticos.
e. Son independientes de la naturaleza del material de los electrodos. lo cual sugiere que son comunes para cualquier elemento de la naturaleza.
Para explicar la naturaleza de estos rayos el fisico Joseph John Thomson (1856-1940) desarrollóuna serie de experimentos llevados a feliz término en 1895, demostrando en definitiva que estos rayos estaban formados por partículas (por tanto, tendrían masa), al calcular la relación entre la carga y la masa (e/m) de los mismos. El valor obtenido para este cálculo fue:
e/m = -1,759 x 108 culombios/g
Thomson llamó electrones a los rayos catódicos, luego de considerar las ideas delfísico G. Stoney quien, en 1874, había propuesto que la electricidad debería estar formada por pequeñas partículas llamadas electrones.
En 1911, el físico norteamericano Andrew Millikan (l868-1953) calculó el valor de la carga de los electrones, que resultó ser de:
eelectrón = -1,6 x 1019 culombios
A partír de este cálculo y conociendo el valor e/m de los electrones, se pudo conocer el valorde su masa de estos mismos:
melectrón = 9,11 x 10-28 g
Rayos canales y descubrimiento del protón
Con la demostración de la existencia de partículas fundamentales negativas que conformarían los átomos, se podía pensar en que éstos estarían formados, además, por partículas positivas que explicaran el comportamiento eléctricamente neutro de los átomos.
Hacia 1911, el físico alemánEugen Goldstein desarrolló un tubo de rayos catódicos con el cátodo perforado. Al hacer pasar corriente eléctrica a través del tubo, observó cierta fluorescencia detrás del cátodo, hecho que sólo podría explicarse si se presumía que, además de los rayos catódicos, habría otros que se dirigían desde el ánodo (polo positivo), atraídos por el cátodo (polo negativo). Estos rayos son los rayosanódicos o rayos canales.
El físico alemán Wilhelm Wien (1864-1932) calculó la relación carga/masa para estos nuevos rayos, encontrándose que, a diferencia de los electrones, su valor dependía directamente la clase de gas que estuviera dentro del tubo. Se comprobaría también que el valor más alto de e/m se obtenía cuando el tubo contenía hidrógeno. Los datos anteriores permitieron concluir que...
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