*Fluorescencia: radiación de luz visi- ble emitida por ciertas sustancias después de ser expuesta a los rayos ultravioletas de la luz solar.
2- Más allá de lo perceptible y el radio, presentaban propiedades que sorprendieron a los físicos de esa época. Además de emitir radia- ciones capaces de atravesar hojas metálicas y otros materiales, estaban más calientes que el medio biente. Es decir, desprendían calor.
En 1899, E.Rutherford sometiendo las radiaciones emitidas por los ele- mentos radiactivos a la acción de campos magnéticos o eléctricos, descubrió que tales radiaciones estaban constituidas por tres tipos de rayos a los que denominó αααα,ββββyγγγγ.
Rayos αααα: Son relativamente lentos y de escaso poder penetrante, a tal punto que son detenidos por una simple hoja de papel. Son ligeramente desviados hacia la placa negativa. Esto sugería la existencia de partículas dotadas de una gran masa y carga positiva. En efecto, su masa es cuatro veces mayor a la del protón y su carga positiva igual al doble (núcleos de He).
Rayos ββββ: Son más penetrantes que las partículas α (son detenidos por una placa de plomo de 3mm de espesor) y más veloces. Son desviados con mayor intensidad que éstas pero hacia la placa positiva. Están formados por partículas de igual masa y carga que los electrones.
¿Entonces son electrones?, cabría preguntarse. La respuesta es sí, pero como veremos, se originan en el núcleo atómico.
Rayos γγγγ: No sufren desviación alguna por campos magnéticos ni eléctri- cos. Son radiaciones muy penetrantes que carecen de carga eléctrica. Se requieren varios centímetros de plomo para detenerlos. Tienen gran energía y son capaces de impresionar placas fotográficas. Muestran propiedades similares a las de los rayos X.
Como hemos visto, los rayos α y β son partículas mientras que los rayos
γ son radiaciones. Por lo tanto es más correcto denominar en general emisiones, a estos tres tipos de ra- yos, en lugar de radiaciones.
Las principales características de estas emisiones espontáneas se resu- men en el siguiente cuadro:
EMISIÓN CARGA (u.c.e) MASA (u) ALCANCE ( en aire)
Alfa (αααα) +2 4 Pocos centímetros
Beta (ββββ) -1 1 / 1835 Pocos metros
Gamma (γγγγ) 0 0 Cientos de metros
¿De dónde provenía la energía de estos elementos radiactivos para pro- ducir espontáneamente tales emisiones?.
E.Rutherford y F.Soddy encontraron la respuesta en 1902. los átomos de estos elementos activos son sistemas inestables, cual castillo de naipes. Se desintegran en forma espontá- nea y explosiva proyectando sus fragmentos en el espacio con elevada energía cinética. Estos fragmentos componentes de los átomos de los elementos radiactivos, constituyen las radiaciones antes mencionadas. La cantidad de energía liberada durante la desintegración radiactiva, es miles de veces superior a la pro- ducida por masas iguales en las más violentas reacciones químicas.
El desprendimiento de estas emisiones nos sugiere que el átomo tiene una estructura compleja y que, en algunos casos, se divide en fragmentos más sencillos. No era como Dal- ton había supuesto, una esfera diminuta e indestructible. No sólo se podían dividir los átomos sino que era imposible evitar que muchos de ellos se dividieran espontáneamente!.
Finalmente cabe señalar que las aplicaciones de estas radiaciones tanto en la industria y en la medicina, como en la fabricación de bombas atómicas son tan extensas y variadas, que constituyen otra historia. Y ésta merece un capítulo aparte...
LAS PARTÍCULAS ATÓMICAS
En definitiva, las experiencias revelaron que el átomo no era el consti- tuyente más elemental de la materia sino que estaba formado por tres partículas subatómicas fundamen- tales: el electrón, el protón y el neutrón.
Tales partículas son de vital importancia para el desarrollo de teorías satisfactorias acerca del comportamiento químico de la materia. Si bien se conocen otras partículas sub- atómicas como el mesón, el positrón, etc., es posible prescindir de ellas en el estudio de dichas teorías.
A continuación estudiaremos brevemente el origen y la naturaleza de estas tres partículas subatómicas.
2- Más allá de lo perceptible ♦
Los rayos catódicos
El electrón fue el primero de los componentes atómicos en descubrirse. Las primeras manifestaciones de su existencia surgieron de las experiencias de electrólisis realizadas por Michael Faraday en 1833. En éstas se comprobó que la circulación de corriente eléctrica producía cambios químicos en las sustancias. Esto sugirió que los átomos debían poseer una es- tructura parcialmente eléctrica.
Posteriormente en 1878 el físico y químico inglés William Crookes efec- tuó varias experiencias haciendo pasar corriente eléctrica a través de gases contenidos en un tubo de ra- yos catódicos*. Al aplicar una gran tensión al tubo, Crookes observó que desde el cátodo salía un haz de rayos que se propagaban en línea recta y se dirigían hacia el ánodo positivo a una gran velocidad.
Pero, ¿Qué son esos rayos catódicos?. ¿De dónde provienen?.
Aquí es donde intervienen el genial J.J. En 1897 el físico inglés Joseph John Thomson confirmó las observaciones de Crookes. Como observó que esos rayos misteriosos eran des- viados por la acción de campos eléctricos y magnéticos, llegó a la conclusión de que estaban constituidos por partículas. Además, se dirigían hacia el electrodo positivo, por lo que debían estar cargadas negati- vamente G. Jhonstone Stoney las denominó electrones.
Finalmente en 1909, Robert Millikan consiguió determinar la carga del electrón:
Este valor corresponde a la menor carga conocida en la naturaleza. Es decir, no existe partículas alguna cuya carga sea menor a la del electrón. Por esta razón constituye (en valor absoluto) la unidad de carga eléctrica (u.c.e):
¿Entonces podemos decir que los rayos catódicos no son otra cosa que electrones en movimiento?. Sí, y más aún: la naturaleza de la electricidad queda aclarada si pensamos que la corriente eléctrica es un flujo continuo de electrones. Luego se determinó la masa del electrón, que resultó:
Como podemos observar, es un número insignificante, casi despreciable y es menor a la masa de cualquier átomo. Por consiguiente, es lógico suponer que provenían del interior de los átomos.
Además, los valores obtenidos de la carga y de la masa del electrón eran independientes del materia usado como cátodo y de la naturaleza del gas contenido en el tubo. Esto
nos indica que los electrones son parte integral de todos los átomos.
Resumiendo los rayos catódicos presentan las siguientes características:
♦
Los rayos canales
Una vez establecido el electrón como partícula real constituyente del átomo y carga unitaria de electricidad, los avances en la incesante búsqueda de conocer la estructura íntima del átomo, se sucedieron rápidamente.
En efecto, dado el carácter neutro del átomo, la existencia de partícu- las negativas como los electrones, debía ser compensada por la presencia de partículas positivas.
En 1886, el físico alemán E. Goldstein, utilizó un tubo de rayos catódi-
ELECTRÓN A
LA VISTA
* parte fundamental del televisor. qe =-1.60 x 10-19 C. 1 u.c.e = 1.60 x 10-19 C. me = 9.10 x 10 -28 g.Son partículas cargadas negativamente.
Se propagan en línea recta a gran velocidad desde el cátodo
hacia el ánodo.
Son componentes de todos los átomos.