HABLEMOS DEL ÁTOMO (Parte I)

Hola a tod@s de nuevo, vengo con las pilas cargadas tras las vacaciones de Semana Santa. Espero que las hayáis disfrutado tanto como yo.

La entrada de hoy es para hablar del átomo. A mí me fascina el tema desde Demócrito (Abdera, Tracia 460 a. C. - 370 a. C.)[1] , filósofo pre-Socrático, que ya se preguntaba de que estaba constituída la materia hasta el modelo aceptado actualmente de nuestro querido Schröndinger. Bueno lo de querido es un decir porque vaya cosa complicada de entender es eso de la función de onda, menuda cabecita pensante que tenía el tío. Cualquiera que haya estudiado química se acordará de la complejidad de la ecuación, sin embargo, de la ecuación puede que se acuerde uno o ninguno ;-).  

Pues empecemos por el principio. La palabra átomo, como seguro sabéis, es un término griego que proviene, etimológicamente hablando, del prefijo a que significa sin y del vocablo tomon que significa corte, vamos "sin cortar" o, lo que es lo mismo, sin dividir o indivisible [2]. 

El término lo acuñó Demócrito fundador de la escuela atomista y creador de la "Teoría atómica del Universo" en ella explicaba que la materia estaba conformada por pequeñas partículas denominadas átomos. Los átomos, según Demócrito, son diferentes en forma y tamaño pero sus cualidades internas son iguales y, además, sus diferentes agrupaciones son las que generan los diferentes materiales. Finalmente, Democrito explicó que  los átomos eran eternos e indivisibles. ¡Cómo me asombra la intuición de este hombre!, fue capaz de definir el átomo con una gran simplicidad y de forma muy acertada tan sólo basándose en su intelecto, y ojo señores, estamos hablando de 300 años antes de Cristo. ¡Es fascinante!. Ahí va una fotico del muchacho:

Después de Democrito le toca el turno a mi amigo Aristóteles (384 a. C. – 322 a. C.)[3]. Qué gran influencia tuvo este señor en la historia de la física y la química (y en la historia en general), un gran pensador, pero no daba ni una, y encima desplazó la teoría atomista tan maja como era. Resulta que Aristóteles explicaba que la materia estaba formada por cuatro elementos fundamentales: aire, fuego, agua y tierra, y su teoría prevaleció durante 2000 años, ¡toma ya!.

Fue el químico John Dalton quien retomó la teoría atomista en el siglo XIX. Pero antes de llegar a los diferentes modelos atómicos que se han desarrollado a lo largo de la historia primero es necesario conocer las partículas elementales que constituyen cualquier átomo, o sea, el electrón, el protón y el neutrón.

El electrón es el del menor masa de los tres, 9.1*10-31 kg (fijaos que una masa tan pequeña no se puede medir con una balanza, hicieron falta mucho experimentos para determinar la masa del electrón), frente al protón o el neutrón que son iguales en masa 1.7*10-27 kg (ídem). Y, como todos sabemos, el electrón tiene carga negativa, el protón la misma cantidad de carga pero positiva y,  el neutrón, como su nombre indica, carece de carga.

¡Te has dado cuenta que la masa del electrón es 1400 veces menor que la del protón o neutrón! ¡la proporción entre ellos en peso es comparable a la de una moto y un avión! (para ser exactos una moto de las gordas y un avión pequeñito JAJAJA). 

¿CÓMO SE DESCUBRIÓ EL ELECTRÓN?
El nombre electrón proviene del griego (pero que listos eran estos griegos) y significa ámbar.

¿Sabéis lo que es el ámbar? el ámbar es una resina fosilizada que se caracteriza por ser aislante. Cuando frotas el ámbar con un paño éste roba electrones al paño y,  al no ser conductor  no puede deslocalizar las cargas y, en consecuencia, se quedan en la superficie y son capaces de atraer pequeños trocitos de papel u otros objetos. Quizá conozcas la misma experiencia pero frotando un globo con lana (foto de la web Proyecto Biosfera, ¡Gracias! [4]).

Pues bien, este hecho no tuvo explicación hasta que William Gilbert  (Colchester, Essex, 24 de mayo de 1544 – Londres, 10 de diciembre de 1603) [5], científico inglés del siglo XVI, descubrió que este comportamiento no era exclusivo del ámbar y se podía extrapolar a otros materiales (los que ahora conocemos como aislantes o dieléctricos) que denominó eléctricos por la similitud en su comportamiento al ámbar. 

No fue hasta la década de 1870 cuando Sir William Crookes (Inglaterra, 17 de junio de 1832- 4 de abril de 1919) [6], personaje donde los haya porque no sólo estudiaba química sino que también practicaba espiritismo psíquico, sí, sí, tal como leéis, fue un pionero de la parapsicología, retomo...no fue hasta 1870 cuando Sir William Crookes con su experimentos de gases diluidos en ampollas selladas de vidrio se manifestó (como los fantasmas, JAJAJA) la presencia del electrón.

El tubo de Crookes consiste en un tubo sellado de vidrio con un gas dentro en muy baja densidad. Dentro del tubo hay dos electrodos conectados a una batería. Al conectar la batería se produce una corriente eléctrica desde el cátodo hasta el ánodo a través del gas que se denomina rayo catódico (no es más que un flujo de electrones). Además, Crookes comprobó que al colocar un imán el rayo catódico se desviaba de su trayectoria, así como, que el rayo se alejaba de cargas negativas y se acercaba a las cargas positivas.Consecuentemente, el rayo catódico inevitablemente debía ser de carga negativa, (pues claro, si son electrones). Os pongo un vídeo explicativo:

Mola ¿verdad?.

Bueno, pues después de Crooks vino J. J. Thomson (Manchester, Reino Unido, 18 de diciembre de 1856 - Cambridge, Reino Unido, 30 de agosto de 1940) [7] que continuó con los experimentos de rayos catódicos sometiendolos a diferentes campos magnéticos. Descubrió que tales rayos estaban formadas por partículas idénticas entre sí y fue capaz de deducir la relación entre la masa del electrón y su carga por lo que le otorgaron el premio Nobel de física (otro maquinota, ¡qué cerebros!).   

Finalmente fue Robert Millikan quien determinó la cantidad de carga de un electrón con su experimento de la gota de aceite, sencillo, clarificador y ¡brillante!.

Atomizó aceite en una cámara sometida a un campo eléctrico e igualó el campo para que flotarán las minúsculas gotas de aceite dentro de la cámara compensando su peso consecuencia de la gravedad. El experimento demostró que a carga de las gotas siempre era múltiplo del mismo número 1.6*10-19C, normal el valor de la carga del electrón. A continuación tenéis un vídeo la mar de majo que lo explica:

¡Madre mía qué rollo tengo! Si es que me pongo a escribir y no tengo fin. Bueno como todos sabéis queda mucho por hablar del protón, del neutrón, de los diferentes modelos... pero tal como decía Michael Ende en  su fabulosa Historia Interminable (interminable como mi rollo, JAJAJA), esa es una historia que será contada en otra ocasión, o mejor dicho en el siguiente post. ¡Hasta la próxima!

BIBLIOGRAFÍA
[1]. http://es.wikipedia.org/wiki/Dem%C3%B3crito
[2]. http://etimologias.dechile.net/?a.tomo
[3]. http://es.wikipedia.org/wiki/Arist%C3%B3teles
[4]. http://recursostic.educacion.es/ciencias/biosfera/web/alumno/4ESO/tierra_cambia/contenidos4.htm
[5]. http://es.wikipedia.org/wiki/William_Gilbert
[6]. http://es.wikipedia.org/wiki/William_Crookes
[7].http://es.wikipedia.org/wiki/Joseph_John_Thomson