Química General Un Nuevo Enfoque en la Enseñanza de la Química

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Estructura de la materia y tabla periódica 73 Del átomo compacto, al descubrimiento del electrón. Desde la época de John Dalton muchos experimentos habían permitido comprobar que los átomos realmente existen. Por tanto, el conjunto de interrogantes, ahora se enfocaba a cuestionarse, ¿de qué están constituidos los átomos?, ¿son realmente indivisibles e indestructibles?, ¿qué hace diferente a un átomo de un elemento al de otro?, ¿qué relación existe entre la materia y la energía? La naturaleza eléctrica de la materia se conocía desde la antiguedad, pero fue hasta el siglo XIX que los científicos desarrollaron un modelo para explicarla. Actividad 2.4 Compruébalo tú mismo, frota un globo en tu pelo y trata de atraer algunos objetos como botellas de plástico vacías, latas de refresco, un chorro delgado de agua, etc. ¿Alguna vez has recibido una descarga eléctrica al tocar una perilla metálica, o al cerrar la puerta del auto, o al saludar a tu mejor amigo? Una explicación del fenómeno consiste en que los objetos adquieren carga eléctrica al ser frotados. Un ejemplo de ello, puede ser un globo, que al ser frotado sobre nuestro pelo adquiere carga negativa. 1. Acerca el globo a una lata vacía de refresco, ¿qué esperas que suceda? ¿cómo explicarías el fenómeno observado? Los distintos experimentos con la corriente eléctrica desarrolladas por Humphry Davy y Michael Faraday, permitieron establecer la naturaleza eléctrica de los átomos. Una de las conclusiones más importantes de Faraday, fue que la corriente eléctrica al igual que la materia, estaba formada por «átomos» de electricidad, unitarios e indivisibles. Observó además, que tanto sólidos como líquidos, podían transmitir la corriente eléctrica e intentó hacer pasar electricidad a través de un tubo de vidrio al cual le había extraído el aire, pero fracasó en sus intentos. Fue hasta mediados del siglo XIX que los trabajos de Julius Plucker, Wilhelm Hittorf y William Crookes, permitieron observar el paso de la corriente eléctrica en un tubo de vidrio, al alcanzar un buen nivel de vacío y utilizar para ello, una pantalla fluorescente de sulfuro de zinc; a estos rayos luminosos se les denominó rayos catódicos, al descubrir que éstos se dirigían del cátodo(-) al ánodo(+). 2. Al acercar el globo cargado a un fino chorro de agua, éste es atraído. ¿Cómo explicas el fenómeno observado? Tubo de rayos catódicos
74 ¿De qué naturaleza eran estos rayos? Química General Mucho se especuló acerca de la naturaleza de los rayos catódicos, pero la respuesta correcta vino del físico inglés Joseph John Thomson al repetir en 1897, los experimentos realizados por otros investigadores. Sus resultados demostraron que los rayos catódicos presentaban las siguientes características: 1. Los rayos eran desviados por campos magnéticos y eléctricos: la desviación revelaba el tipo de carga eléctrica, eran negativos. Cátodo 2. Los rayos hacían mover las aspas de un pequeño rehilete, lo que indicaba que estaban constituidos de materia, presentaban masa e inercia. Eran partículas y no rayos como se suponía. El físico irlandés George Johnstone Stoney, desde 1874 había sugerido el término electrón para la misma carga eléctrica negativa que se manifestaba en los fenómenos electrolíticos. En 1897, J.J.Thomson logró medir el valor de la relación carga-masa de estas partículas, por ello fue considerado el descubridor del electrón: e m = 1.759 x 10 11 C/kg En 1909 el físico norteamericano Robert Millikan determinó experimentalmente la carga del electrón, con su famoso experimento de la gota de aceite. El valor actual de la carga, es de e = 1.602 x 10 -19 C Ánodo m = 1.602 x 10-19 C 1.759 x 1011 C/kg = 9.108x 10-31 Al conocer la carga del electrón y la relación carga-masa Millikan determinó la masa de un sólo electrón. kg Al caracterizar al electrón, como partícula con carga y masa, era evidente que éste formaba parte de la materia, y si la materia está formada por átomos, los átomos debían tener electrones. Thomson pensó entonces, que si los cuerpos son eléctricamente neutros, los átomos también debían serlo. Si tienen carga negativa, deben tener también carga positiva y la suficiente para neutralizarla. Con estas afirmaciones Thomson propuso un modelo de átomo en 1904, pero al igual que él, en 1902 lord Kelvin (William Thomson) había propuesto que el átomo estaba constituido de una esfera positiva uniforme, dentro de la cual se encontraban inmersos los electrones.
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