Modelos atómicos y métodos de electrización

Joseph John Thomson (1856 − 1940)
Como investigador descubre el origen de los rayos catódicos. Sospecha siempre que estos tienen un origen
diferente a los rayos de luz y a los rayos X. En 1897 ya había determinado que se trataba de partículas, a las
que llamó corpúsculos. Al medir su masa en relación con su carga eléctrica llega a la conclusión de que cada
corpúsculo tiene dimensiones inferiores a los átomos. Por lo tanto, sugiere que deben ser partes constitutivas
de los átomos, que pertenecen a su masa, con una carga de energía positiva. Thomson es el primero en esbozar
un modelo gráfico de representación de los átomos, mediante el dibujo de una esfera con unos puntos
insertados.
Este modelo fue reemplazado por el de Rutherford, que se asemeja a un sistema planetario, sólo que las
órbitas no son paralelas. Hallazgos posteriores confirmaron la existencia de una corriente de rayos opuesta a la
del flujo de corpúsculos o electrones, como se conocieron posteriormente. Así, se verificó que las partículas
descubiertas por Thomson eran subatómicas.
Ernest Rutherford (1871 − 1937)
Reuniendo los descubrimientos de Von Rôntgen, Becquerel y los esposos Curie, llega a desarrollar el primer
modelo nuclear de representación del átomo. Recientemente J. J. Thomson había elaborado el primer modelo
de átomo, en donde no se le consideraba como una partícula indivisible. Tras el descubrimiento del electrón,
Thomson es el primero en presentar el átomo como una estructura. Rutherford va más lejos, al proponer que
dichos electrones van alrededor de un núcleo describiendo órbitas similares a las del Sistema Solar. Por otra
parte, intuye la existencia de partículas sin ninguna carga en el núcleo del átomo, a las que llamo neutrones.
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Niels Henrick Bohr (1885 − 1962)
En el modelo de Rutherford, los electrones giran alrededor del núcleo atómico y su traslación genera unza
pérdida de energía. Sin embargo, Bohr propone que dicha pérdida no es continua sino que se da de manera
escalonada, en proporciones regulares llamadas cuantos. Reitera, de esta forma lo ya intuido por Max Planck.
Si el átomo funciona de esta manera, ello se debe reflejar la longitud de onda lumínica que emite. Las
observaciones al respecto, llevadas a cabo en 1913, le dan la razón.
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CHARLES COULOMB
Encontró que las fuerzas de atracción (entre cargas opuestas) y de repulsión (entre cargas del mismo signo)
son proporcionales al producto de sus cargas e inversamente proporcionales al cuadrado de la distancia que las
separa. Lo anterior queda expresado mediante la siguiente ecuación:
F = K q x q´ / r2
donde K es la constante de proporcionalidad. El arreglo de las cargas sería el siguiente:
Cuando entre estas cargas q y q' exista el vacío y éstas se expresen en coulombios (C) y la distancia entre ellas
en metros, la constante toma el valor de K = 8.99 E9 N m2/C2, y entonces la fuerza queda dada en newtons.
Estas fuerzas eléctricas se establecen a distancia y aun cuando las cargas se encuentren en reposo.
Cuando decimos que una cuerpo posee una carga de 1 C, ello significa que perdió o ganó 6,25x1018
electrones, es decir:
1 C corresponde a 6,25x1018 electrones en exceso (si la carga del cuerpo fue negativa) o en defecto (si la
carga del cuerpo fue positiva)
MÉTODOS DE ELECTRIZACIÓN
Todos los métodos de electrización se basan en el paso de los electrones de la corteza de un cuerpo a otro, esto
se puede conseguir de las siguientes formas:
1 ELECTRIZACIÓN POR FROTAMIENTO
Al frotar un cuerpo fuertemente con un paño, este se carga positiva o negativamente dependiendo de su
tendencia a perder o ganar electrones respectivamente. Por ejemplo al frotar una barra de vidrio, ésta se
cargará positivamente.
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2 ELECTRIZACIÓN POR CONTACTO
Cuando un cuerpo cargado se pone en contacto con otro, la carga eléctrica se distribuye entre los dos y, de
esta manera, los dos cuerpos quedan cargados con el mismo tipo de carga.
La figura muestra un electroscopio. Al tocar con un cuerpo cargado la esfera superior, la carga penetra hasta
las láminas, éstas al adquirir la misma carga se repelen y se separan.
3 ELECTRIZACION POR INDUCCION
Un cuerpo cargado eléctricamente puede atraer a otro cuerpo que está neutro. Cuando acercamos un cuerpo
electrizado a un cuerpo neutro, se establece una interacción eléctrica entre las cargas del primero y el cuerpo
neutro.
Como resultado de esta relación, la redistribución inicial se ve alterada: las cargas con signo opuesto a la
carga del cuerpo electrizado se acercan a éste.
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En este proceso de redistribución de cargas, la carga neta inicial no ha variado en el cuerpo neutro, pero en
algunas zonas está cargado positivamente y en otras negativamente
Decimos entonces que aparecen cargas eléctricas inducidas. Entonces el cuerpo electrizado induce una carga
con signo contrario en el cuerpo neutro y por lo tanto lo atrae.
4 EFECTO TERMOIÓNICO
Es la ionización producida por el calor. A altas temperaturas los electrones que vibran cada vez más fuerte,
pueden escapar del cuerpo; este quedará por tanto positivo.
Ese efecto es la base de la electrónica de válvulas.
5 EFECTO FOTOELÉCTRICO
Formación y liberación de partículas eléctricamente cargadas que se produce en la materia cuando es irradiada
con luz u otra radiación electromagnética. El término efecto fotoeléctrico designa varios tipos de interacciones
similares. En el efecto fotoeléctrico externo se liberan electrones en la superficie de un conductor metálico al
absorber energía de la luz que incide sobre dicha superficie. Este efecto se emplea en la célula fotoeléctrica,
donde los electrones liberados por un polo de la célula, el fotocátodo, se mueven hacia el otro polo, el ánodo,
bajo la influencia de un campo eléctrico.
6 EFECTO PIEZOELÉCTRICO
Fenómeno físico por el cual aparece una diferencia de potencial eléctrico entre las caras de un cristal cuando
éste se somete a una presión mecánica. El efecto funciona también a la inversa: cuando se aplica un campo
eléctrico a ciertas caras de una formación cristalina, ésta experimenta distorsiones mecánicas. Pierre Curie y
su hermano Jacques descubrieron este fenómeno en el cuarzo y la sal de Rochelle en 1880 y lo denominaron
'efecto piezoeléctrico' (del griego piezein, 'presionar').
El efecto piezoeléctrico se produce en varias sustancias cristalinas como el bario, el titanio o la turmalina. El
efecto se explica por el desplazamiento de iones en cristales que tienen una celda unitaria asimétrica (la celda
unitaria es el poliedro más simple que compone la estructura de un cristal). Cuando se comprime el cristal, los
iones de las celdas se desplazan, provocando la polarización eléctrica de la misma. Debido a la regularidad de
la estructura cristalina, estos efectos se acumulan, produciendo una diferencia de potencial eléctrico entre
determinadas caras del cristal. Cuando se aplica al cristal un campo eléctrico externo, los iones de cada celda
son desplazados por las fuerzas electrostáticas, produciendo una deformación mecánica. Dada su capacidad de
convertir la deformación mecánica en voltaje eléctrico y un voltaje eléctrico en movimiento mecánico, los
cristales piezoeléctricos se utilizan en dispositivos como los transductores, que se emplean en la reproducción
de discos, y en los micrófonos. Los cristales piezoeléctricos también se usan como resonadores en osciladores
electrónicos y amplificadores de alta frecuencia ya que, si se tallan estos cristales de una determinada manera,
la frecuencia de resonancia es estable y bien definida.
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