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¿Te parece familiar la palabra corpúsculo? ¿No?: ¡Piénsalo bien! Esta palabra representa un elemento muy importante en nuestras vidas y en la ciencia. Hace muchos años (el 30 de abril de 1897), el físico británico JJ Thomson anunció el descubrimiento de la partícula más ligera y que constituía a todos los átomos. Le llamo corpúsculo. ¿Te suena esa definición? ¡Efectivamente!: este…
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Jetzt kostenlos anmelden¿Te parece familiar la palabra corpúsculo? ¿No?: ¡Piénsalo bien! Esta palabra representa un elemento muy importante en nuestras vidas y en la ciencia.
Hace muchos años (el 30 de abril de 1897), el físico británico JJ Thomson anunció el descubrimiento de la partícula más ligera y que constituía a todos los átomos. Le llamo corpúsculo. ¿Te suena esa definición? ¡Efectivamente!: este fue el primer nombre del electrón. El descubrimiento de esta partícula elemental revolucionó la ciencia de aquel siglo, porque demostró que los átomos no eran indivisibles.
En este artículo hablaremos del proceso de descubrimiento de esta partícula y las consecuencias que tuvo en la física de aquel tiempo.
Un electrón es una partícula leptónica, denotada como \(e^{-}\). Los electrones están cargados eléctricamente y, por convención, se define que su carga es negativa. Como un electrón no tiene sub estructura, se considera una partícula elemental.
Los electrones son partículas del átomo, al igual que los átomos son sub estructuras de la materia. Algunas de las características básicas de los átomos se revelaron a través de los experimentos que resultaron en el descubrimiento del electrón. Dado que el electrón fue la primera partícula subatómica descubierta, se considera uno de los puntos de inflexión en la física; en la química y la física actuales, resultó ser uno de los más importantes para explicar el enlace químico.
Hoy en día, los tubos de descarga de gas se denominan principalmente tubos de rayos catódicos —porque los rayos se originan en el cátodo—. Aunque otros científicos experimentaron con tubos de rayos catódicos, JJ Thomson mejoró y amplió el alcance de estos experimentos. Empleando campos magnéticos y eléctricos, confirmó la carga negativa de los rayos catódicos.
También utilizó una taza de metal para atrapar los rayos y descubrió una sobrecarga negativa. Thomson pudo, así, determinar la carga del electrón en relación con su masa: \(q_e / m_e\). Esto significó un paso crucial para determinar los valores exactos tanto de \(q_e\) como de \(m_e\).
Fig. 1: JJ Thomson confirmó la carga negativa de los rayos catódicos a partir de sus experimentos con campos magnéticos y eléctricos
El proceso de descubrimiento y entendimiento del electrón se consolidó gracias a las siguientes etapas:
Estos pasos son importantes, no solo por el descubrimiento de los electrones, sino también porque dan forma al modelo de los electrones que tenemos hoy en día.
Además de descubrir los electrones, experimentando con tubos de rayos catódicos, JJ Thomson estudió las partículas con carga positiva en el gas neón. Thomson descubrió que el modelo convencional del átomo no tenía en cuenta las partículas cargadas negativa y positivamente. En consecuencia, presentó un modelo del átomo basado en el pudín de pasas.
Con este modelo, afirmó que:
En 1909, Rutherford llevó a cabo el experimento de la lámina de oro. Así descubrió la naturaleza nuclear de los átomos, al desviar partículas alfa a través de una fina lámina de oro. La idea de Rutherford era buscar partículas alfa con ángulos de desviación muy altos; ángulos que no se esperaban de ninguna teoría de la materia en la época.
Hans Geiger y Ernest Marsden llevaron a cabo el experimento en 1909. Dirigieron un haz de partículas alfa (núcleos de helio) hacia una fina lámina de oro y midieron, después, el ángulo de las partículas alfa dispersadas por Rutherford, como consecuencia de la dispersión de estas partículas en los átomos de la lámina de oro.
También, utilizaron un detector de partículas alfa, que producía puntos luminosos fluorescentes cuando las partículas alfa chocaban contra él. El experimento incluía emisores de partículas alfa de radón, radio y bismuto. Estas desviaciones solamente podían producirse si una gran parte de la carga positiva se encontraba en el núcleo.
Los datos recogidos de este experimento llevaron a su modelo atómico, en el que afirmaban que:
El experimento de la gota de aceite de Millikan, realizado por Robert Millikan, tuvo lugar en 1909. El resultado fue la primera medición directa y precisa de la carga de un solo electrón, una de las constantes más fundamentales de la naturaleza. En su experimento vio que, cuando se rocían finas gotas de aceite, estas se cargan.
La carga de una gota puede calcularse mediante el equilibrio de las fuerzas de gravedad y eléctricas. Por tanto, se llega a la conclusión de que la carga está cuantizada en unidades de \(-1,6 \cdot 10^{-19} \, \, \mathrm{C}\), lo que permite determinar directamente la carga de los electrones sobrantes y faltantes en las gotas de aceite.
Principalmente:
El descubridor del electrón fue JJ Thomson, con su experimento de los rayos catódicos.
El 30 de abril de 1897.
Este experimento se basa en los rayos catódicos que viajan desde un electrodo negativo a un electrodo positivo, en un tubo lleno de gas.
Se creía que los átomos era la forma más pequeña de la materia; es decir, que eran indivisibles.
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