JessyFanny: Bloque IV. Manifestaciones de la estructura interna de la materia

Tema 1. Explicación de los fenómenos eléctricos: el modelo atómico.

A lo largo de la historia, el ser humano se ha preguntado de qué está hecha la materia.
Siglos antes de Cristo, el filósofo Demócrito consideró que la materia estaba constituida por pequeñísimas partículas que no podían ser divididas en otras más pequeñas. Por ello, llamó a estas partículas átomos, que en griego quiere decir "indivisible". Demócrito atribuyó a los átomos las cualidades de ser eternos, inmutables e indivisibles.
A lo largo de los años, científicos como John Dalton, J.J Thomson, E. Rutherford, y Niels Bohr, han propuesto y mejorado varias teorías.

J.J Thomson

BIOGRAFÍA DE J.J. THOMSON

En 1808, J. J. Thomson demostró que dentro de los átomos hay unas partículas diminutas, con carga eléctrica negativa, a las que llamó ELECTRONES.

De este descubrimiento dedujo que el átomo debía de ser una esfera de materia cargada positivamente, en cuyo interior estaban incrustados los electrones.

E. Rutherford

BIOGRAFÍA DE E. RUTHERFORD

En 1911, el científico E. Rutherford demostró que los átomos no eran macizos, como se creían, sino que están vacíos en su mayor parte y en su centro hay un diminuto núcleo.
Dedujo que el átomo debía estar formado por una corteza con los electrones girando alrededor de un núcleo central cargado positivamente.

Niels Bohr

BIOGRAFÍA DE NIELS BOHR

En 1913 propuso un nuevo modelo atómico, según el cual los electrones giran alrededor del núcleo en unos bien definidos.

Modelo atómico

Para estudiar la estructura del átomo, éste de divide en dos partes: el núcleo y la corteza.

Núcleo

El núcleo es la parte central del átomo y contiene partículas con carga positiva, los protones, y partículas que no poseen carga eléctrica, es decir son neutras, los neutrones.

PROTONES

Generalmente se le acredita a Ernest Rutherford el descubrimiento del protón. En química, el protón (en griego protón significa primero) es una partícula subatómica con una carga eléctrica elemental positiva (1,602 × 10–19 culombios) y una masa de 938,3 MeV/c2 (1,6726 × 10–27 kg) o, del mismo modo, unas 1836 veces la masa de un electrón. Los protones están clasificados como bariones y se componen de dos quarks arriba y un quark abajo, los cuales también están unidos por la fuerza nuclear fuerte mediada por gluones.

NEUTRONES

Un neutrón es un barión neutro formado por dos quarks down y un quark up. Forma, junto con los protones, los núcleos atómicos. Fuera del núcleo atómico es inestable y tiene una vida media de unos 15 minutos emitiendo un electrón y un antineutrino para convertirse en un protón. Su masa es muy similar a la del protón. Algunas de sus propiedades:

• Masa: mn = 1,675×10-27 Kg = 1,008587833 uma

• Vida media: tn = 886,7 ± 1,9 s
• Momento magnético: mn = -1,9130427 ± 0,0000005 mN
• Carga eléctrica: 0 C.

El neutrón es necesario para la estabilidad de casi todos los núcleos atómicos (la única excepción es el hidrógeno), ya que interactúa fuertemente atrayéndose con los protones, pero sin repulsión electrostática.

Corteza del átomo

La corteza es la parte exterior del átomo. En ella se encuentran los electrones, con carga negativa. Éstos, ordenados en distintos niveles, giran alrededor del núcleo. La masa de un electrón es unos 2000 veces menor que la de un protón.

ELECTRONES

Son uno de los tipos más importantes de particulas subatomicas. Los electrones son mucho más pequeños que los neutrones y protones. Todos los electrones giran alrededor del núcloe en órbitas elípticas, el electrón tiene carga negativa.

ATRACCIÓN Y REPULSIÓN ELECTROSTÁTICAS.

Una manifestación habitual de la electricidad es la fuerza de atracción y repulsión entre dos cuerpos que de acuerdo con el principio de acción y reacción, ejercen la misma fuerza eléctrica uno sobre el otro .

La ley de Coulomb es la ley fundamental de la electrostática que determina la fuerza con la que se atraen o se repelen dos cargas eléctricas.

FORMAS DE CARGAR UN CUERPO

Carga eléctrica por conducción: Es una de las tres formas de cargar un cuerpo eléctricamente, se puede cargar un cuerpo con sólo tocarlo con otro previamente cargado. En este caso, ambos quedan con el mismo tipo de carga.

Carga eléctrica por frotamiento: Al frotar dos cuerpos eléctricamente neutros ambos se cargan, uno con carga positiva y otra con carga negativa.

Carga eléctrica por inducción: La inducción es un proceso de carga de un objeto sin contacto directo.

Ley de atracción

En electricidad, la atracción existe cuando las cargas eléctricas tienen signos o polaridad contraria por ejemplo una carga negativa y otra positiva.

Repulsión Eléctrica

La repulsión existe cuando las cargas tienen el mismo signo o polaridad, por ejemplo dos cargas negativas se repelen, dos cargas positivas igualmente se repelen y la atracción será con la misma fuerza y magnitud de la intensidad de su campo eléctrico.

Corriente y resistencia eléctrica. Materiales aislantes y conductores.

¿Qué es la corriente eléctrica?

La corriente eléctrica es un flujo de partículas cargadas eléctricamente.

¿Qué es la resistencia eléctrica?

La resistencia eléctrica es una propiedad que tienen los materiales de oponerse al paso de la corriente. Los conductores tienen baja resistencia eléctrica, mientras que en los aisladores este valor es alto.

Materiales aislantes

Se denomina aislante eléctrico al material con escasa conductividad eléctrica.

Estos pueden ser:

Madera