Tema 4: La estructura de la materia

1.Primeras ideas sobre la materia.

1.1 Escuelas filosóficas griegas

• Qué la materia sea continua , es decir, infinitamente divisible. Empédocles y Aristóteles, defendieron la teoría de los cuatro elementos (aire, agua, fuego y tierra y sus cuatro cualidades.
• Que la divisibilidad de la materia tenga un límite, es decir, que sea discontinua Hay unas pequeñas partículas o corpúsculos de materia llamadas átomos. Leucipo y Demócrates.

1.2 Teoría atómica de Dalton

1. La materia está formada por pequeñas partículas discretas, inmutables y de tamaño fijo denominados átomos.
2. Los átomos de un mismo elemento son iguales entre sí en tamaño y en masa pero distinto de los átomos de otro elemento diferente.
3. Los componentes químicos se forman al unirse átomos de distintos elementos en una relación numérica sencilla. H2O 2:1 NH3 1:3
4. En una reacción química, los átomos se reagrupan de forma distinta a como lo estaban inicialmente, pero ni se crean ni se destruyen.

H2O1/2O2H2O 

Reactivos              Producto

          El átomo es la unidad básica o cantidad mínima de un elemento que puede intervenir en una reacción química.

2.La naturaleza eléctrica de la materia.

      Tales de Milato (filósofo griego) encontró que al frotar una reina de ámbar conseguía atraer con ella cuerpos ligeros.

      La palabra ámbar se denomina en griego elektron y de aquí procede el nombre de electricidad.

2.1 Estudio de los fenómenos eléctricos

       Los fenómenos eléctricos fueron realizados por William Gilbert, que los distinguíó de los magnéticos. Observó que no  todos los cuerpos experimentaban el fenómeno citado por Tales de Milato y los dividíó en cuerpos eléctricos y no eléctricos. Charles du Fay frotó una serie de objetos diferentes con piel o con lana y observó que, en unos casos, los cuerpos se atraían, y  en otros, se repelían. Además unos cuerpos se comportaban como el ámbar pero otros lo hacían como el vidrio.

A partir de esto dedujo que:

• La que adquiría el vidrio al frotarse, que denominó vítrea.
• La que adquiría el ámbar cuando se frotaba, que llamó resina.

Benjamín Franklin supuso que la elecrtricidad era un fluído que pasaba de unos cuerpos a otros. Un cuerpo quedaba con exceso de fluído eléctrico, o electricidad positiva y el otro con defecto, electricidad negativa.

2.2 La materia contiene cargas

• La pila eléctrica construída por Alessandro Volta. Fue utilizada para generar electricidad y producir cambios químicos. Michael Faraday observó que al hacer pasar la corriente eléctrica por ciertas disoluciones, se producía materia cargada eléctricamente que se movía por la disolución y a la que denominó ion.

3.La estructura interna del electrón

3.1 El descubrimiento del electrón

J.J Thomson, estudiando los rayos catódicos, observó que:

• Su naturaleza es siempre la misma, independientemente del gas que se introduzca en el tubo de descarga.
• Están constituidos por partículas con masa muy pequeña y carga eléctrica negativa.

Concluyó que:

Los rayos catódicos están constituidos por partículas materiales mucho más pequeñas que el átomo y con carga eléctrica negativa.

Consideró que eran partículas subatómicas, constituyentes del átomo. Se las denominó electrones nombre sugerido por G.Stoney.

Thomson pudo medir la relación que existe entre la carga del electrón,e, y su masa, m.

R.A Millikan determinó la carga del electrón, e, encontrando que es la carga eléctrica más pequeña posible.

3.2 Los rayos X y la radiactividad

W.K. Röentgen descubríó unos rayos que se caracterizaban porque:

• No se desvían ante una placa cargada eléctricamente. Este hecho significa que estos rayos no contienen carga eléctrica.
• Son capaces de atravesar materiales de gran espesor.

Röentgen los denominó rayos X. Sabemos que es un tipo de radiacción electromagnética no visible y de muy alta energía.

A.H.Becquerel observó un nuevo tipo de radiación. M.Curie sugirió el nombre de radiactividad.

La emisión espontánea de radiación por parte de algunas sustancias que se denominan radioactivas.

3.3 Tipos de emisiones radioactivas

• Emisión alfa α. Está formada por partículas pesadas cargadas positivamente. Basta una lámina de papel para detener este tipo de emisión.
• Emisión beta β. Está formada por electrones muy veloces. Tienen un poder de penetración mayor que la emisión alfa.
• Emisión gamma γ. Son un tipo de radiación electromagnética, como la luz visible, pero mucho más energética; más incluso que los rayos X. Para detenerla se necesita una capa de plomo de varios centímetros de espesor o un muro de hormigón.

Como estas emisiones proceden del interior del átomo, los científicos concluyeron que el átomo debía ser más complejo de lo que pensaba Dalton.