Espectrógrafo De Masas

1922 Francis William Aston
El británico Francis Aston recibe el premio Nobel de Química de 1922 por la invención del espectrógrafo de masas y por su aporte al conocimiento de las propiedades del átomo.
Los isótopos son átomos de un mismo elemento que poseen diferente masa: sus núcleos tienen idéntica cantidad de protones pero el número de neutrones no coincide. Esta variación se descubre acomienzos del siglo XX, en el marco de los primeros estudios sobre la radiactividad. El científico británico Frederick Soddy, premio Nobel de Química de 1921, los bautiza como radioisótopos. Su compatriota Joseph John Thompson, premio Nobel de Física de 1906, ya había comprobado ese fenómeno en un elemento no radiactivo, al encontrar dos isótopos correspondientes al neón. Por aquel entonces, uno delos ayudantes de su laboratorio en la Universidad de Cambridge es el talentoso físico británico Francis Aston. Él es quien continúa las investigaciones de Thompson, alcanzando excelentes resultados. En 1919 crea un aparato que permite medir la diferencia de masa entre los isótopos de cada elemento: el espectrógrafo de masas. Logra separar nada menos que 212 isótopos de distintas sustancias.

Elespectrógrafo de masas, también conocido como espectrógrafo de Aston, se compone de un generador de iones, un campo eléctrico que produce su aceleración por medio de una diferencia de potencial, y un campo electromagnético que separa las partículas según su masa y su carga. Por último, una placa fotográfica captura la trayectoria desviada de los iones. Si los datos son tomados por un registroeléctrico, el dispositivo recibe el nombre de espectrómetro. A partir de sus observaciones, Aston verifica dos tipos de regularidades. La primera de ellas es la llamada ‘regla del número entero’. Esta proclama que las masas atómicas de los isótopos son, sin excepción, un número casi entero. Cuando resulta una fracción, es porque se trata de una mezcla de isótopos. La segunda regla sostiene que aquelloselementos cuya cantidad de protones es impar, no cuentan con más de dos isótopos estables.

Nacido en Harborne en 1877, el físico Francis William Aston estudia en las Universidades de Birmingham y Cambridge. En la Primera Guerra Mundial se desempeña como asesor de la Fuerza Aérea en cuestiones meteorológicas. Desde 1921 es miembro de la Royal Society. En 1935 ocupa la presidencia del ComitéInternacional Atómico. Ha escrito dos importantes obras como testimonio de sus investigaciones: “Isótopos” (1922) y “Espectros de masa e isótopos” (1933). Muere en Londres el 20 de noviembre de 1945.

ESPECTRÓGRAFO DE MASAS
El espectrógrafo de masas es un dispositivo experimental que permite separar iones de átomos y/o moléculas en función de su masa. Se compone de una cámara donde se producen losiones, un pequeño acelerador lineal donde un campo eléctrico les aplica una diferencia de potencial, y la zona de detección donde un campo magnético los separa, antes de que incidan sobre una placa de detección (normalmente una placa fotográfica). Lo inventó Aston (1877-1945) en 1919 y lo utilizó para identificar, separándolos en base a la diferencia de sus masas, un gran número de isótopos (hastaentonces desconocidos) de elementos no radiactivos. Así descubrió hasta 212 de los 287 isótopos naturales y aportó la regla que lleva su nombre, que afirma que los elementos atómicos de número impar no pueden tener más de dos isótopos estables. En 1922 recibió el premio Nobel de Química.
Para investigar sus isótopos naturales se introduce un elemento, previamente vaporizado, en la cámara deionización, donde se le inyectan electrones que ionizan sus átomos. Los iones obtenidos (positivos) son acelerados por el campo eléctrico E y, después de pasar por el orificio de la placa negativa del acelerador, entran en la zona de detección, donde se les aplica un campo magnético B, perpendicular a su velocidad. La fuerza magnética de Lorentz curva su trayectoria, dependiendo el radio de...