HISTORIA DEL ELECTRÓN Y EXPERIENCIAS PARA SU DESCUBRIMIENTO El electrón tuvo varias apariciones en la antigüedad, entre ellas se encuentran: Los antiguos griegos se percataron que el ámbar atraía pequeños objetos cuando se le frotaba contra el pelaje. Junto con el rayo, este fenómeno es una de las primeras experiencias conocidas de los humanos con la electricidad. William Gilbert, estudió por medio de su experimento de la "terrella", los fenómenos magnéticos y demostró que la propia tierra era un gigantesco imán. Pero también estudió la atracción producida cuando se frotan materiales como el ámbar, la denominó atracción "eléctrica". De esto proviene la palabra "electricidad" y todas sus derivadas. A principios de los años 1700, Francis Hauksbee y Charles François de Cisternay du Fay descubrieron, cada uno por su lado, lo que creían que eran dos tipos de electricidad friccional: uno generado por el rozamiento con vidrio, y el otro por el rozamiento con resina. A partir de esto, Du Fay teorizó que la electricidad consistía en dos fluidos eléctricos, el «vítreo» y el «resinoso», que estaban separados por la fricción y que se neutralizaban el uno al otro cuando eran combinados. Una década más tarde, Benjamin Franklin propuso que la electricidad no provenía de dos tipos diferentes de fluido eléctrico sino de un mismo fluido a presiones diferentes; les dio la nomenclatura moderna de carga «positiva» y «negativa», respectivamente. Franklin pensaba que el portador de carga era positivo, pero no identificó correctamente qué situación reflejaba un excedente del portador de carga y en qué caso era un déficit. Entre 1838 y 1851, el filósofo naturalista británico Richard Laming desarrolló la idea de que un átomo estaba compuesto de un núcleo de materia rodeado por partículas subatómicas con carga eléctrica. A partir de 1846, el físico alemán Wilhelm Eduard Weber teorizó que la electricidad estaba compuesta de fluidos cargados positivamente y negativamente, y que su interacción estaba gobernada por la ley del inverso del cuadrado. Más tarde, tras estudiar el fenómeno de la electrólisis, el físico irlandés George Johnstone Stoney sugirió que existía una «única cantidad definida de electricidad», la carga de un ion monovalente, siendo capaz de estimar el valor de esta carga elemental mediante las leyes de Faraday de la electrólisis. Sin embargo, Stoney creía que estas cargas estaban ligadas permanentemente a átomos y que no podían ser removidas. En 1881, el físico alemán Hermann von Helmholtz argumentó que tanto las cargas positivas como negativas estaban divididas en partes elementales, cada una de las cuales se comportaba como «átomos de electricidad». El físico alemán Johann Wilhelm Hittorf emprendió el estudio de la conductividad eléctrica de gases enrarecidos. En 1869, descubrió un brillo emitido desde el cátodo que aumentaba de tamaño cuando el gas disminuía de presión. En 1876, el también físico alemán Eugen Goldstein mostró que los rayos de ese brillo proyectaban una sombra, y los denominó «rayos catódicos». Durante la década de 1870, el químico y físico inglés sir William Crookes desarrolló el primer tubo de rayos catódicos con un vacío elevado Entonces mostró que los rayos luminiscentes que aparecían dentro del tubo llevaban energía y que iban del cátodo al ánodo. Además, aplicando un campo magnético, Crookes fue capaz de desviar los rayos, con lo cual demostró que el haz se comportaba como si estuviera cargado negativamente. En 1879 propuso que estas propiedades se podían explicar con lo que él denominó «materia radiante». Sugirió que se trataba del cuarto estado de la materia, que consistía en moléculas cargadas negativamente que eran proyectadas a alta velocidad desde el cátodo. El físico británico nacido en Alemania Arthur Schuster continuó los experimentos iniciados por Crookes colocando placas de metal paralelas a los rayos catódicos y aplicando un potencial eléctrico entre ellas. El campo desviaba los rayos hacia la placa cargada positivamente, lo que evidenciaba aún más que los rayos llevaban una carga negativa. Al medir la cantidad de desviación causada por un cierto nivel de corriente eléctrica, en 1890, Schuster fue capaz de determinar la proporción masa-carga de los componentes de los rayos. Sin embargo, logró un valor que era más de mil veces lo esperado, por lo que, en aquella época, no se dio mucho crédito a sus cálculos. A finales del siglo XIX, el físico J.J. Thomson comenzó a experimentar con tubos de rayos catódicos. Los tubos de rayos catódicos son tubos de vidrio sellados en los que se ha extraído la mayor parte del aire. Al aplicar un alto voltaje entre los electrodos, que se encuentran uno a cada lado del tubo, un rayo de partículas fluye del cátodo (el electrodo negativamente cargado) al ánodo (el electrodo positivamente cargado). Los tubos se llaman "tubos de rayos catódicos" porque el rayo de partículas o "rayo catódico" se origina en el cátodo. El rayo puede ser detectado al pintar el extremo del tubo correspondiente al ánodo con un material conocido como fósforo. Cuando el rayo catódico lo impacta, el fósforo produce una chispa o emite luz. Para verificar las propiedades de las partículas, Thomson colocó el tubo de rayos catódicos entre dos placas con cargas opuestas, y observó que el rayo se desviaba, alejándose de la placa cargada negativamente y acercándose a la placa cargada positivamente. De este hecho infirió que el rayo estaba compuesto de partículas negativamente cargadas. Thomson también colocó dos imanes a cada lado del tubo, y observó que el campo magnético también desviaba el rayo catódico. Los resultados de este experimento ayudaron a Thomson a determinar la razón masa a carga de las partículas del rayo catódico, que lo llevó a un descubrimiento fascinante -−minusla masa de cada partícula era mucho, mucho menor que la de todo átomo conocido—. Thomson repitió su experimento con electrodos hechos de diferentes metales, y encontró que las propiedades del rayo catódico permanecían constantes, sin importar el material del cual se originaban. De esta evidencia, Thomson concluyó lo siguiente: . El rayo catódico está compuesto de partículas negativamente cargadas. . Las partículas deben existir como partes del átomo, pues la masa de cada partícula es tan solo ∼1/2000 de la masa de un átomo de hidrógeno. . Estas partículas subatómicas se encuentran dentro de los átomos de todos los elementos. Características del Electrón Los electrones pertenecen a las primeras partículas fundamentales. Pertenecen a un tipo de partículas fundamentales llamados leptones que son las partículas con menor masa del conjunto. Los electrones son mucho más pequeños que los neutrones y protones. Tienen una carga eléctrica negativa, con una magnitud llamada carga fundamental. Por lo que se dice que un electrón tiene una carga de -1 Teniendo una polaridad opuesta de +1, los protones tienen una carga del mismo valor. Los electrones cargados negativamente son atraídos hacia el núcleo por los protones cargados positivamente La masa del electrón es 1.800 veces menor que la masa del protón La masa de un electrón es de siempre 9,1 × 10-31 kg Si los electrones se desplazan por fuera del átomo, pueden formar corriente eléctrica Los electrones de diferentes átomos tienen una variedad de energías asociadas con la transición entre sus niveles de energía. Carga y masa real y relativa del electrón -Carga real: −1,6 × 10−19 C (Carga Eléctrica) -Carga relativa: -1 -Masa real: 9,1 × 10-31 kg -Masa relativa: 0
