Page 71 - Quimica - Undécima Edición

2.2 Estructura del átomo 41

– Figura 2.3 Tubo de rayos
catódicos con un campo eléctrico
perpendicular a la dirección de los
A
Ánodo Cátodo rayos catódicos y un campo
magnético externo. Los símbolos N
S y S denotan los polos norte y sur
del imán. Los rayos catódicos
B
golpearán el extremo del tubo en el
punto A en presencia de un campo
N
magnético, en el punto C en
presencia de un campo eléctrico y
C en el punto B cuando no existan
campos externos presentes o
cuando los efectos del campo
eléctrico y del campo magnético se
Pantalla fluorescente cancelen mutuamente.
+ Alto voltaje

El electrón
En la década de 1890, muchos científi cos estaban interesados en el estudio de la radiación ,
la emisión y transmisión de la energía a través del espacio en forma de ondas. La infor-
mación obtenida por estas investigaciones contribuyó al conocimiento de la estructura
atómica. Para investigar este fenómeno se utilizó un tubo de rayos catódicos , precursor de Animación
los tubos utilizados en los televisores (fi gura 2.3). Consta de un tubo de vidrio del cual Tubo de rayos catódicos
se ha evacuado casi todo el aire. Si se colocan dos placas metálicas y se conectan a una
fuente de alto voltaje, la placa con carga negativa, llamada cátodo , emite un rayo invisible.
Este rayo catódico se dirige hacia la placa con carga positiva, llamada ánodo , que pasa
por una perforación y continúa su trayectoria hasta el otro extremo del tubo. Cuando dicho
rayo alcanza la superfi cie, recubierta de una manera especial, produce una fuerte fl uores-
cencia o luz brillante.
En algunos experimentos se colocaron, por fuera del tubo de rayos catódicos, dos
placas cargadas eléctricamente y un electroimán (fi gura 2.3). Cuando se conecta el campo
magnético y el campo eléctrico permanece desconectado, los rayos catódicos alcanzan el
punto A del tubo. Cuando está conectado solamente el campo eléctrico, los rayos llegan
al punto C. Cuando tanto el campo magnético como el eléctrico están desconectados, o
bien cuando ambos están conectados pero se balancean de forma que se cancelan mutua-
mente, los rayos alcanzan el punto B. De acuerdo con la teoría electromagnética , un
cuerpo cargado, en movimiento, se comporta como un imán y puede interactuar con los
campos magnéticos y eléctricos que atraviesa. Debido a que los rayos catódicos son atraí-
dos por la placa con carga positiva y repelidos por la placa con carga negativa, deben
consistir en partículas con carga negativa. Actualmente, estas partículas con carga nega-
tiva se conocen como electrones . En la fi gura 2.4 se muestra el efecto de un imán sobre Los electrones por lo general se aso-
los rayos catódicos. cian con los átomos. No obstante, tam-
bién se pueden estudiar por separado.
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El físico inglés J. J. Thomson, utilizó un tubo de rayos catódicos y su conocimiento
de la teoría electromagnética para determinar la relación entre la carga eléctrica y la ma-
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sa de un electrón. El número que obtuvo fue de 21.76 3 10 C/g, en donde C corres-
ponde a coulombs, la unidad de carga eléctrica . Más tarde, entre 1908 y 1917, R. A.
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Millikan llevó a cabo una serie de experimentos para medir la carga del electrón con gran Animación
precisión. Su trabajo demostró que la carga de cada electrón era exactamente la misma. Gota de aceite de Millikan
En su experimento, Millikan analizó el movimiento de minúsculas gotas de aceite que
adquirían carga estática a partir de los iones del aire. Suspendía en el aire las gotas car-

4 Joseph John Thomson (1856-1940). Físico británico, recibió el Premio Nobel de Física en 1906 por ser quien
descubrió el electrón.

5 Robert Andrews Millikan (1868-1953). Físico estadounidense, merecedor del Premio Nobel de Física en 1923
por determinar la carga del electrón.