Electricidad

FUNDAMENTOS ELECTRICOS Teoría Atómica
Adoptando el modelo atómico y los postulados propuestos por el físico Niels Bohr (1913) recordaremos que la materia está compuesta por unas partículas elementales, el electrón, el protón y el neutrón que son a las que se deben todas sus propiedades. Estas partículas se agrupan siguiendo leyes, para formar estructuras más complejas, los átomos (Figura 1),estas a su vez se agrupan entre sí formando moléculas, que a su vez pueden agruparse en compuestos más complicados como, por ejemplo, la doble espiral del ADN (Figura 2).

Fig. 1. El átomo está formado por tres tipos de partículas elementales: electrón, protón y neutrón.

Fig. 2. Los átomos se enlazan en moléculas y estas en macromoléculas como la doble espiral ADN Supongamos que tenemos un átomoaislado. En esta modelización, el átomo esta compuesto por dos partes bien diferenciadas, el núcleo y la corteza. El núcleo está constituido por protones y neutrones y la corteza por electrones. Al núcleo se debe la identidad de la materia (Oro, Plata, Hidrógeno, etc.) y su ordenamiento en la Tabla Periódica, y a la corteza se deben sus propiedades químicas, eléctricas y magnéticas. La cortezadel átomo está formada por electrones que giran en ciertas órbitas alrededor del núcleo. Estos son menores que la milésima parte de un protón en masa, aunque ambos tienen la misma carga electrica pero de signo opuesto. Dado que un neutrón es, similar al protón, en masa, podemos decir que existe un enorme núcleo en su centro y unos minúsculos satélites eléctricos orbitando a su alrededor (Fig. 3),estos electrones, no ocupan en el espacio del átomo cualquier lugar, sino espacios determinados por la naturaleza del mismo.

Fig. 3. Los electrones giran en la corteza repelidos por los protones del núcleo, permaneciendo en orbitas cerradas alrededor de él. Estos lugares exclusivos, llamados estados permitidos, se denomi-

nan orbitales y provocan que cada elemento de la naturaleza tenga supropia "huella dactilar": el espectro atómico. Todo ello nos permite intuir que la energía de un electrón esta cuantizada. De hecho la energía que posee un electrón se define con cuatro parámetros llamados "números cuánticos". Un átomo con orbitales vacíos presenta un desequilibrio, lo que le crea una cierta avidez en captar electrones errantes o ajenos. Potencialmente, tenderá a subsanar su avidez,manteniendo siempre llenas, en orden creciente, las orbitas más próximas al núcleo, es decir, las de menor energía. Cuando aplicamos una impulso extra al electrón, este tiende a ocupar órbitas más elevadas, si esta energía es suficiente, puede incluso abandonar el volumen de influencia del átomo y salir de él. A una cierta distancia del núcleo los orbitales posibles de energía desaparecen y sehabla de un "continuo" de energía. Como las perturbaciones sufridas por los electrones son las causantes de las radiaciones electromagnéticas vamos a fijar nuestra atención en este punto. Los electrones son portadores de energía y además de girar alrededor del núcleo, lo hacen también alrededor de su propio eje, particularidad llamada spín y cuyas perturbaciones tienen mucha relación con laspropiedades magnéticas de la materia. Cuando dijimos que la energía que poseía un electrón en su órbita estaba cuantizada, lo hicimos con la finalidad de sentar las bases de la emisión electromagnética. Cuando un electrón pasa de un nivel de energia a otro, lo hace absorviendo o emitiendo una Radiacion Electromagnetica dada. Usando los postulados introducidos por Einstein, a este paquete de energíaradiada (quantum) lo llamaremos fotón. Podemos imaginarnos pues, una radiación, como una sucesión de fotones emitidos en todas las direcciones (Fig. 4).

Fig. 4. Al cambiar de un nivel a otro de energía, el electrón emite o absorbe un fotón de radiación electromagnética. Un fotón tiene como característica fundamental una energía y una frecuencia determinadas que están relacionadas por la conocida...