miércoles, 15 de febrero de 2012

Joseph Thomson

Thompson

(Cheetham Hill, Reino Unido, 1856-Cambridge, id., 1940) Físico británico. Hijo de un librero, Joseph John Thomson estudió en Owens College, más tarde en la Universidad de Manchester y en el Trinity College de Cambridge. Se graduó en matemáticas en 1880, ocupó la cátedra Cavendish y, posteriormente, fue nombrado director del laboratorio de Cavendish en la Universidad de Cambridge.

Thomson investigó la naturaleza de los rayos catódicos y demostró que los campos eléctricos podían provocar la desviación de éstos y experimentó su desviación, bajo el efecto combinado de campos eléctricos y magnéticos, buscando la relación existente entre la carga y la masa de la partículas, proporcionalidad que se mantenía constante aun cuando se alteraba el material del cátodo.

                   

En 1897 descubrió una nueva partícula y demostró que ésta era aproximadamente mil veces más ligera que el hidrógeno. Esta partícula fue bautizada por Stoney con el nombre de electrón. Joseph John Thomson fue, por tanto, el primero que identificó partículas subatómicas y dio importantes conclusiones sobre esas partículas cargadas negativamente. Con el aparato que construyó obtuvo la relación entre la carga eléctrica y la masa del electrón.

Thomson examinó además los rayos positivos, estudiados anteriormente por E. Goldstein, y en 1912 descubrió el modo de utilizarlos en la separación de átomos de diferente masa. El objetivo se consiguió desviando los rayos positivos en campos eléctricos y magnéticos, método que en la actualidad se llama espectrometría de masas. Con esta técnica descubrió que el neón posee dos isótopos, el neón-20 y el neón-22.

Todos estos trabajos sirvieron a Thomson para establecer un modelo de la estructura del átomo, aunque incorrecto, pues el suponía que las partículas cargadas positivamente se encontraban mezcladas homogéneamente con las negativas.

Thomson recibió el premio Nobel de Física en 1906 por sus estudios acerca del paso de la electricidad a través del interior de los gases. Calculó la cantidad de electricidad transportada por cada átomo y determinó el número de moléculas por centímetro cúbico. Escribió varias obras, entre las que destacan:The Discarge of Electricity Through Gases, Conduction of Electricity Through Gases, The Corpuscular Theory of Matter, The Electron in Chemistry y Recollections and Reflections. En 1937, su hijo George obtuvo también el Premio Nobel de Física por el descubrimiento de la difracción de los electrones.

John Dalton

John Dalton

(Eaglesfield, Gran Bretaña, 1766-Manchester, 1844) Químico y físico británico. En su infancia ayudaba con su hermano a su padre en el trabajo del campo y de la pequeña tienda familiar donde tejían vestidos, mientras que su hermana Mary ayudaba a su madre en las tareas de la casa y vendía papel, tinta y plumas.
  



Aunque su situación económica era bastante humilde, recibieron cierta educación en la escuela cuáquera más cercana, a diferencia de otros niños de la misma condición. El maestro de la escuela cuáquera de Pardshow Hall proporcionó a Jonh Dalton una buena base y le transmitió afán por la búsqueda incansable de nuevos conocimientos. Un cuáquero rico, Elihu Robinson, se convirtió en su mentor y en otra fuente de estimulación hacia las matemáticas y las ciencias (especialmente la meteorología).

Con sólo 12 años de edad Jonh Dalton abrió una escuela en su localidad natal, Eaglesfield. Aunque supo manejar los problemas con sus alumnos mayores que él, después de dos años tuvo que abandonar su proyecto debido al bajo salario, y tuvo que volver a las tareas del campo trabajando para un tío suyo.

En 1781 Jonh Dalton se unió a su hermano como asistente de George Bewley en su escuela de Kendall. Cuando se retiró George, su hermano y él abrieron su propia escuela, donde ofrecían clases de inglés, latín, griego y francés, además de 21 temas relacionados con las matemáticas y las ciencias. Su hermana se trasladó con ellos para ayudarles en la casa. A pesar de tener unos 60 alumnos, a veces se veían obligados a trabajar en tareas auxiliares para mantenerse.

John Gough, el hijo ciego de un rico comerciante, se hizo amigo de John Dalton y su mentor. Le enseñó lenguas, matemáticas y óptica, además de compartir con Dalton su biblioteca. El interés de Dalton se extendió hacia la neumática, la astronomía y la geografía, y en 1787 comenzó a obtener ingresos extraordinarios impartiendo conferencias. También se dirigió a un museo cercano con una oferta para vender los once volúmenes clasificados de su colección botánica. Coleccionaba mariposas y estudiaba los caracoles, las garrapatas y los gusanos. También medía su ingesta de alimentos y la comparaba con los residuos producidos por sus organismo. Preparaba su ingreso en la escuela de medicina, pero su familia lo desanimó por falta de dinero y de confianza en él.

A la edad de 26 años (1792), Dalton descubrió que ni él ni su hermano eran capaces de distinguir los colores. Le regaló a su madre unas medias (que él creía azules) y ella le preguntó sorprendida cuál era la razón por la que le daba unas medias de color escarlata, que no era apropiado para una mujer cuáquera. En su primer artículo científico importante, John Dalton proporcionó una descripción científica sobre este fenómeno que posteriormente se conoció con el nombre de daltonismo.

En 1793, se trasladó a Manchester como tutor en el Nuevo Colegio fundado por los presbiterianos. Inmediatamente se inscribió en la Biblioteca de Manchester y en la Sociedad Filosófica (que llegaría a presidir). En ese mismo año Dalton publicó su primer libro Meteorological Observations and Essays, donde defendía la tesis de que el aire es una mezcla física de gases en lugar de una combinación química. Como tutor de química conocía la obra de Lavoisier.

En 1802 estableció su ley de las presiones parciales (Ley de Dalton). Cuando dos fluidos elásticos A y B se mezclan, no hay repulsión entre una partícula de A y otra de B, pero sí entre una partícula de B y otra partícula de B. También estableció una relación entre la presión de vapor y la temperatura. Su interés en los gases se derivaba de su afición a los estudios meteorológicos: siempre llevaba consigo sus aparatos del tiempo allí donde fuese, realizando a lo largo de su vida más de doscientas mil observaciones que anotaba en su diario constantemente. Gracias a estas observaciones, su mente analítica pudo encontrar relaciones numéricas entre los datos.

En 1803, mientras trataba de explicar su ley de presiones parciales, comenzó a formular su mayor contribución a la ciencia: la teoría atómica. Se encontraba estudiando la reacción del óxido nítrico con oxígeno cuando descubrió que la reacción podía tener lugar con dos proporciones diferentes: a veces 1:1,7 y otras 1;3,4 (en peso). Ello llevó a Dalton a establecer la ley de las proporciones múltiples, que dice que los pesos de dos elementos siempre se combinan entre sí en proporciones de números enteros pequeños. En ese mismo año publicó su primera lista de pesos atómicos y símbolos.os resultados fueron comunicados oralmente y publicados en un libro en 1808, su trabajo más famoso: A New System of Chemical Philosophy, Part I. En él adoptó la idea de átomo y dibujó partículas individuales para ilustrar las reacciones químicas. No todo el mundo aceptaba la nueva teoría y en 1810 publicó la segunda parte, proporcionando nuevas evidencias empíricas.

Aunque fue miembro de la Real Sociedad desde 1822 y en 1825 recibió la medalla de esta sociedad científica por su trabajo en la teoría atómica, Dalton siempre se consideraba a sí mismo sobre todo un docente, que se ganó la vida dando clases y conferencias hasta 1833, cuando fue premiado con una pensión civil anual. El 27 de julio de 1844 falleció de un ataque al corazón. Según su deseo, tras su muerte se le practicó la autopsia para determinar la causa de lo que luego se llamó daltonismo. Su último experimento demostró que el daltonismo no es un problema del ojo mismo, sino que estaba causado por alguna deficiencia del poder sensorial. Fue enterrado con honores de monarca, en un funeral seguido por más de cuatrocientas mil personas, contraviniendo los principios de los cuáqueros conforme a los cuales vivió.

Modelo atómico de Böhr

    Modelo atómico de Böhr

        Tras el descubrimiento del neutrón, en 1913 Böhr intentó mejorar el modelo atómico de Rutherford aplicando las ideas cuánticas de Planc a su modelo. Para realizar su modelo atómico se valió del átomo de hidrógeno; describió el átomo de hidrógeno con un protón como núcleo y con un electrón girando a su alrededor.Las nuevas ideas sobre la cuantización de la energía son las siguientes:
  • El átomo está cuantizado, ya que solo puede poseer unas pocas y determinadas energías.
  • El electrón gira en unas órbitas circulares alrededor del núcleo, y cada órbita es un estado estacionario que va asociado a un numero natural, "n" (núm. cuántico principal), y toma valores del 1 al 7.
  • Así mismo, cada nivel "n" está formado por distintos subniveles, "l". Y a su vez, éstos se desdoblan en otros (efecto Zeeman), "m". Y por último, hay un cuarto núm. cuántico que se refiere al sentido, "s".
  • Los niveles de energía permitidos son múltiplos de la constante de planck.
  • Cuando un electrón pasa de un nivel de energía a otro, se absorve o se emite energía. Cuando el electrón está en n=1 se dice que está en el nivel fundamental (nivel de mínima energía); al cambiar de nivel el electrón absorve energía y pasa a llamarse electrón excitado.
Böhr situó a los electrones en lugares exactos del espacio. 

Modelo atómico de Rutherford

Modelo atómico de Rutherford
  
     

Tras el descubrimiento del protón (descubrimiento en el que Rutherford contribuyó), Rutherford formuló su modelo atómico.
En 1911, Rutherford empleó las partículas alfa para determinar la estructura interna de la materia (experimento de la lámina de oro). A partir de ese experimento dedujo que:
  • La mayoría de las partículas atraviesan la lámina sin desviarse (99,9%).
  • Algunas partículas se desvían (0,1%).
Al ver que no se cumplía el modelo propuesto por Thomson, Rutherford formuló el modelo nuclear del átomo. Según este modelo, el átomo está formado por un núcleo y una corteza:
  • Núcleo: aquí se concentra casi la totalidad de la masa del átomo, y tiene carga positiva.
  • Corteza: está formada por los electrones, que giran alrededor del núcleo describiendo órbitas circulares (sistema solar en miniatura)
Así mismo, también dijo que la materia es neutra, ya que la carga positiva del núcleo y la negativa de la corteza se neutralizan entre sí.
Rutherford dedujo que:
  • La materia está casi vacía. El núcleo es 100.000 veces más pequeño que el radio del átomo.
  • La mayoría de las partículas alfa no se desvían porque pasan por la corteza, y no por el núcleo.
  • Las que pasan cerca del núcleo se desvían porque son repelidas.
  • Cuando el átomo suelta electrones, el átomo se queda con carga negativa, convirtiéndose en un ión negativo; pero si, por el contrario, el átomo gana electrones, la estructura será positiva y el átomo se convertirá en un ión negativo.
  • El átomo es estable.

Modelo atómico de Thomson

 Modelo atómico de Thomson


 Tras el descubrimiento del electrón(descubierto por Thomson en el año 1897;véase partículas subatómicas),  en 1898 Thomson propuso un modelo atómico que tomaba en cuenta la existencia de dicha partícula subatómica.
Su modelo era estático, ya que suponía que los electrones estaban en reposo dentro del átomo, y que el conjunto era eléctricamente neutro.

El modelo de Thomson era parecido a un pastel de frutas: los electrones estaban incrustados en una masa esférica de carga positiva. La carga  negativa total de los electrones era la misma que la carga total positiva de la esfera, por lo que dedujo que el átomo era neutro.

Thomson también explicó la formación de iones, tanto positivos como negativos.

Cuando el átomo pierde algún electrón, la estructura queda positiva y se forman iones positivos; pero si el átomo gana algún electrón, la estructura queda negativa y se forman iones negativos.

Modelo atómico de Dalton


Modelo atómico de Dalton


 En 1808 Dalton formuló su teoría atómica, teoría que rompía con todas las ideas tradicionales (Demócrito, Leucipo).

Introduce la idea de la discontinuidad de la materia, es decir, es la primera teoría científica que considera que la materia está dividida en átomos. Los postulados básicos de esta teoría son:

  -La materia está dividida en unas partículas indivisibles e inalterables llamadas átomos.
  -Los átomos son partículas muy pequeñas y no se pueden ver a simple vista.
  -Todos los átomos de un mismo elemento son iguales entre sí, igual masa e iguales propiedades.
  -Los átomos de distintos elementos tienen distinta masa y distintas propiedades.
  -Los compuestos se forman cuando los átomos se unen entre sí, en una relación constante y sencilla.
  -En las reacciones químicas los átomos se separan o se unen; pero ningún átomo se crea ni se destruye, y ningún átomo de un elemento se convierte en átomo de otro elemento.

Esta concepción se mantuvo casi durante un siglo

martes, 7 de febrero de 2012

Moseley

(Henry Gwyn-Jeffreys Moseley; Weymouth, 1887 - Gallípoli, 1915) Físico inglés que demostró la relación entre el número atómico y la carga nuclear de los elementos, llamada en su honor Ley de Moseley. Procedente de una familia de científicos, realizó sus estudios en Oxford, donde obtuvo su título en 1910. Rutherford lo acogió bajo su tutela en Manchester; pero tan sólo estuvo dos años con él y volvió a Oxford.


                  
Un año después, en 1914, ante el estallido de la Primera Guerra Mundial, marchó a Australia, y se alistó en el Royal Engineers como oficial de transmisiones. Moseley fue una de las muchas víctimas de la catástrofe. Encontró la muerte durante la campaña de Gallipoli, en el desembarco de la bahía de Suvla Bay, al recibir un disparo en la cabeza que le asestó un turco emboscado.
Moseley centró su actividad en el estudio de los rayos X, utilizando para ello los trabajos que sobre dichas radiaciones habían hecho otros científicos como Bragg y Von Laue, en los que habían demostrado, respectivamente, que los rayos procedían de los metales usados como anticátodo en los tubos de rayos X, y que las frecuencias de estos rayos podían ser calculadas por una técnica de difracción cristalográfica. 



En 1913 el joven Moseley, que conocía este último método, se hallaba en Manchester intentando hallar la medición exacta de las longitudes de onda de los rayos X, pero prefería servirse de cristales, en lugar de rejillas de refracción, para producir una deflexión de los rayos dependiente de la longitud de onda. Probó con más de treinta metales -que incluían desde el aluminio al oro- como anticátodos, descubriendo que las ondas de rayos X variaban regularmente de posición al pasar de un elemento a otro, pero siempre siguiendo el orden que ocupaban en la tabla periódica. 

 Este patrón de variación le permitió establecer que el número que marca la posición de un elemento, en una serie ordenada, es el mismo que da la carga eléctrica del núcleo, es decir, que la carga nuclear era igual al denominado por el propio Moseley número atómico. La veracidad de estas teorías significaba poder determinar la carga nuclear de cualquier elemento, al igual que el número de electrones de su átomo, con sólo mirar el lugar que ocupaba en la lista. 

El punto oscuro de la teoría (la ausencia de seis elementos en la tabla periódica) pronto se subsanó, ya que se descubrieron estos elementos desconocidos. La relación existente entre la frecuencia de los rayos X y su número atómico fue bautizada como Ley de Moseley.