Descarga en gases
Entre los años 1860 y 1869 varios físicos como GEISSLER, GOLDESTEIN, STONEY, etc. Estudiaron los fenómenos originados por el paso de una descarga eléctrica en gases encerrados en tubo a baja presión, observaron que al disminuir la presión de un gas a valores de 0,01mm de mercurio hay conducción eléctrica con producción de radiaciones, los tubos de descarga en gases constan de un tubo de vidrio, en cuyo interior se encuentra dos placas metálicas llamadas electrodos, soldadas en los extremos. Los electrodos se conectan con los polos positivos y negativos, respectivamente, de una fuente de alta tensión (el electrodo positivo se llama ánodo, y el negativo cátodo.
Rayos catódicos: se emplea un tubo de vidrio en cuyo interior se encuentra dos placas metálicas llamadas electrodos , que están conectados con los polos positivo y negativo , respectivamente a una fuente de alta tensión, siendo el polo positivo ánodo y el polo negativo cátodo . si se conecta el tubo a una bomba de vacío, cuando la presión en el interior del tubo es muy baja (0,01mm de mercurio) se observa cerca del ánodo una luminosidad azul verdosa , que se atribuye al bombardeo por ciertos rayos provenientes del cátodo , llamado rayos catódicos ( si el tubo de descarga está lleno de aire y a una presión normal y se le aplica una tensión de hasta 10000voltios no sucede nada )
Características
El estudio de los rayos catódicos permitió observar las siguientes características
-.Si se interpone un cuerpo opaco en el camino de los rayos catódicos se proyecta una sombra nítida de aquel en la pared opuesta del cátodo, de esta experiencia se deduce que los rayos catódico salen del cátodo y que son radiaciones que se propagan en línea recta.
-.Si se introduce un molinete de metal dentro del tubo, este empieza a girar esto indica que son partículas materiales.
-.Si lo somete a la acción de un campo eléctrico, se desvían hacia el polo positivo un efecto similar se observa en un campo magnético, por lo tanto se deduce que los rayos catódicos tiene carga
eléctrica negativa.
-Los rayos catódicos son radiaciones que se propagan en línea recta, constituidas por partículas materiales que poseen cargas eléctricas negativas.
-A las partículas materiales negativas que constituyen los rayos catódicos J.STONEY les dio el nombre de electrones
También diversas experiencias demostraron que la masa y la carga eléctrica de los electrones eran idénticas cualquiera sea el gas que llene el tubo de descarga y el material de que este hecho. Por eso se dedujo que los electrones son constituyentes de toda clase de materia. J.J THOMSON 1897 Y R.A MILLIKAN 1909 determinaron la masa y la carga del electrón.
El electrón tiene una masa igual a 9,1. 10-28 gramos y una carga eléctrica de 1.6. 10-19 coulomb (unidad de carga eléctrica).
GOLDSTEIN: realizo por primera vez un experimento utilizando un tubo de descarga que contenía hidrogeno con el cátodo perforado, al conectarlo a una fuente de tensión, observo por detrás del cátodo un fino haz de luz, formado por rayos que pasaban a través de la perforación y que por ese motivo se denominó rayos canales . El análisis de estos rayos permitió deducir que estaban constituidos por partículas con carga eléctrica positiva a lo que se llamó protones.
Por medio de técnicas adecuadas se estudiaron su masa y su carga eléctrica comprobándose que la masa de los protones es 1840 veces mayor que las de los electrones pero de signo contrario.
El protón tiene una masa de 1,67.10-24 gramos y una carga eléctrica de 1,6.10-19 coulomb.
El hecho de haberse comprobado que en los átomos hay dos clases de partículas materiales, electrones con carga negativa y protones con carga positiva, confirman la divisibilidad del átomo y la naturaleza eléctrica de la materia
En 1932 james Chadwick descubrió una partícula de masa similar al protón, pero sin carga, lo denomino neutrón.
Al mismo tiempo que se realizaban experiencias de descargas eléctricas en gases a bajas presiones, se conocieron otros hechos experimentales vinculados con la naturaleza del átomo: la radiactividad.
Becquerel experimento con cristales de un mineral de uranio como la pechblenda (óxido de uranio), coloco el mineral en una placa fotográfica envuelta en papel negro, sin luz solar y al cabo de un cierto tiempo advirtió que la placa se había velado, el científico interpreto este fenómeno suponiendo que el compuesto de uranio emite espontáneamente radiaciones, sin el estímulo de la luz.
En 1896 los esposos MARIE Y PIERRE CURIE descubrieron otros elementos radiactivos como el polonio y el radio
Las sustancias radiactivas pueden emitir tres tipos de radiaciones , lo que puede probarse de la siguiente forma: se coloca una pequeña cantidad de sustancia radiactiva en un bloque de plomo en el interior de una cámara oscura en cuyo parte superior se encuentra una placa fotográfica , la cámara está ubicada en un fuerte campo magnético, el haz de rayos que sale es desdoblado por acción del campo magnético y se observa tres líneas distinta sobre la placa fotográfica que corresponde a los rayos alfa, beta y gamma.
-Rutherford al estudiar el pasaje a través de un campo magnético y eléctrico de la radiación emitida por materiales radiactivos por ejemplo radio, observo que dichas radiaciones se separaban en tres tipos de radiaciones que los llamo radiaciones alfa, beta y gamma.
La radiactividad natural: Es la propiedad que presenta ciertos elementos químicos de emitir radiación espontáneamente.
Los tipos de radiaciones que se conocen actualmente son:
-Los rayos alfa están constituidos por partículas positivas que se mueven a una velocidad entre 16000 y 32000km/s y son poco penetrantes atraviesan laminas delgadas de aluminio de menos de 0,002mm de espesor, además se comprobó que las partículas alfa tiene una masa de 4 uma como los núcleos de los átomos de helio.
-Los rayos beta están formados por electrones con carga negativa que se desplaza a gran velocidad 160000km/s y son más penetrantes que los rayos alfa, por ser electrones su masa es mucho menor que las partículas alfa.
-Los rayos gamma no son partículas sino radiaciones electromagnéticas que se mueven a muy alta velocidad aproximadamente 300000km/s y presentan gran poder de penetración atraviesan láminas de aluminio de hasta 1 metro de espesor
Las sustancias radiactivas no emiten simultáneamente las tres radiaciones, algunas emiten radiaciones alfa y otra beta pero ambas generalmente van acompañadas por los rayos gamma, la emisión de radiaciones por parte de un elemento radiactivo va acompañada comúnmente por su desaparición gradual y la aparición de otro elemento. Así el uranio se desintegra originando átomos de torio y partículas alfa, o el radio que se desintegra en átomos de radón y partículas alfa este proceso se llama transmutación y permite inferir que los átomos son complejos y que en ciertas ocasiones pueden fragmentarse.
Los efectos biológicos que pueden ocasionar la radiactividad en los seres humanos trastornos genéticos , anemia, leucemia , acortamiento de la vida predisposición al cáncer, hemorragias etc., y llegar a la muerte inmediata del individuo si ha sido afectado por una irradiación penetrante como el caso de la bomba atómica o el conocido accidente de la usina atómica de CHERNOBYL URSS. Sin embargo utilizada en condiciones y dosis adecuadas tienen muchas acciones benéficas en medicina, tales como los tratamientos anticancerosos, diagnósticos de enfermedades, esterilización de instrumentos etc.
Experiencia de Rutherford: estudio la dispersión de partículas alfa, para ello hace incidir un haz de partículas alfa provenientes de una sustancia radiactiva contenida en un bloque de plomo sobre una lámina de oro de muy pequeño espesor, detrás de la lámina coloco una pantalla recubierta de sulfuro de cinc fluorescente que permite detectar el choque de cada partícula en los diferentes puntos de cada pantalla.
Los resultados obtenidos en esta experiencia y su interpretación fueron los siguientes: a) la mayoría de las partículas alfa no se desviaban porque pasaban por numerosos espacios vacíos, existentes en los átomo b) algunas sufrían una ligera desviación porque pasaban cerca de los núcleos c) unas pocas partículas chocaban directamente contra el núcleo y eran repelidas o rechazadas.
Además debido a los resultados obtenidos por Rutherford este afirmo que los átomos estaban formados por un núcleo de tamaño muy pequeño que concentra toda la masa del mismo y los electrones giran a su alrededor en orbitas similares a las que describen los planetas alrededor del sol.
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