DESCUBRIMIENTO DE LAS PARTÍCULAS SUBATÓMICAS

Descubrimiento del neutrón El modelo del átomo nuclear propuesto por Rutherford no daba respuesta a la relación entre la masa y la carga. No se podía explicar el hecho de que el He por tener un protón más que el Hidrógeno debía tener el doble de la masa, pero no era así, su masa era 4 veces más que la de un átomo de H. En 1932 se dio explicación a lo que ocurría, cuando James Chadwick descubrió el neutrón y se supo que la diferencia de masa se producía porque el átomo de He tiene 2 neutrones y el H no tiene.

James Chadwick 1891 - 1974

James Chadwick, demostró que en el núcleo existía otra partícula subatómica, la cual llamó “neutrón” por su carga eléctrica neutra.

Descubrimiento del electrón En 1850 William Crookes construyó un tubo de descargas ( tubo de vidrio con electródos metálicos en sus extremos , conectados a una fuente de energía), al que llamó tubo de rayos catódicos. Al hacer vacío se observa la emisión de luz , que viaja desde el cátodo ( polo negativo) hacia el ánodo (polo positivo). Como la luminosidad provenía del cátodo se les denominó rayos catódicos.

Rayos Catódicos y Electrones J. J. Thomson trabajando con los tubos de Croques “una corriente de algo electrificado emergiendo del cátodo”

Atoms JJ Thomson’s Cathode Ray Tube (CRT) Anode – attached to the positive terminal of the voltage source Cathode – attached to the Negative end of the voltage source

calculó la relación entre la carga eléctrica y la masa de un electrón J. J. Thomson

En 1897 John Thomson (físico inglés), estudió los rayos catódicos con tubos de descargas modificados y llegó a determinar que dichos rayos constituían una partícula subatómica de carga negativa (electrón).  

                                                               El ánodo y el cátodo se hallan conectados a una fuente de alto voltaje (más de 10000 volts). En el tubo de vidrio se encuentra un gas a baja presión (aprox. 0,001 mm de Hg).                                                 Con este experimento Thomson averiguó de dónde salían los rayos. Interponiendo un objeto metálico opaco, como se muestra en la figura, en el camino de los rayos observó que se formaba una sombra en la pared opuesta al cátodo. Ésto indicaba que los rayos partían del cátodo. Por eso se los llama RAYOS CATÓDICOS. ¿DE DÓNDE PARTEN LOS RAYOS? El ánodo y el cátodo se hallan conectados a una fuente de alto voltaje (más de 10000 volts). En el tubo de vidrio se encuentra un gas a baja presión (aprox. 0,001 mm de Hg).                                                              Interponiendo un objeto metálico opaco, como se muestra en la figura, en el camino de los rayos observó que se formaba una sombra en la pared opuesta al cátodo. los rayos parten del cátodo. Por eso se les llama RAYOS CATÓDICOS.  

Características de los rayos catódicos: Proyección del perfil del ánodo en la pantalla fluorescente, indica que los rayos viajan en línea recta desde el cátodo, corresponde a la trayectoria de los electrones.

PROPAGACIÓN DE LOS RAYOS CATÓDICOS El ánodo y el cátodo se hallan conectados a una fuente de alto voltaje (más de 10000 volts). En el tubo de vidrio se encuentra un gas a baja presión (aprox. 0,001 mm de Hg). Con este experimento Thomson averiguó cómo se desplazaban los rayos. Pudo observar que los mismos se desplazaban en línea recta y producían un destello al llegar a una pantalla formada por una sustancia fluorescente.

El haz de rayos catódicos, en presencia de un campo eléctrico, se desvía hacia la placa positiva, dando prueba de su carga eléctrica negativa.  

El haz de rayos catódicos, en presencia de un campo magnético (imán) se desvía hacia la placa positiva, dando prueba de su carga eléctrica negativa.  

¿QUÉ CARGA TIENEN LOS RAYOS? El ánodo y el cátodo se hallan conectados a una fuente de alto voltaje (más de 10000 volts). En el tubo de vidrio se encuentra un gas a baja presión (aprox. 0,001 mm de Hg). Con este experimento Thomson averiguó qué carga tenían los rayos. Utilizando un campo eléctrico o un campo magnético, comprobó que los rayos se desviaban alejándose del polo negativo del campo y se acercaban al polo positivo. Este comportamiento indicaba que los rayos eran partículas negativas

Tubo de Crookes con rueda de paletas Tubo de Crookes con rueda de paletas . El paso de los rayos catódicos transfiere energía térmica y cinética a las aspas, lo que indica que estas partículas negativas tienen masa y llevan energía.

¿TIENEN MASA LOS RAYOS? El ánodo y el cátodo se hallan conectados a una fuente de alto voltaje (más de 10000 volts). En el tubo de vidrio se encuentra un gas a baja presión (aprox. 0,001 mm de Hg). Con este experimento Thomson averiguó si los rayos tenían masa. En el camino de los rayos interpuso una pequeña rueda. Observó que la rueda giraba como consecuencia del paso de los rayos. Por lo tanto los rayos poseían masa.

La emisión de rayos catódicos es independiente del material del cátodo. La relación carga/masa de los rayos catódicos es la misma independientemente del gas del que proceda Se supuso que estas partículas deberían estar en todos los átomos. Thomson las llamó “electrones”.

Descubrimiento del protón RAYOS CANALES En 1886 el científico Eugen Goldstein llevó a cabo algunos experimentos con un tubo de Crookes modificado cuyo cátodo era un disco metálico lleno de orificios. Observó además de los rayos catódicos, unos rayos positivos (rayos canales) en la región situada detrás del cátodo. Esto ocurre porque estas cargas positivas se forman cuando los rayos catódicos desprenden electrones de los átomos gaseosos neutros.

Rayos Canales y Protones Eugen Goldstein