Ejemplo de Particulas Subatomicas

Las Particulas Subatómicas son unidades pequeñisimas que forman el Átomo. Las más importantes son tres: el Protón y el Neutrón formando el Núcleo Atómico, y el Electrón, orbitando alrededor del este último.

La Materia, todo lo que abarca un sitio en el espacio, está formada por unidades fundamentales llamadas Átomos. El número de átomos diferentes que existen es el número de Elementos Químicos en la Tabla Periódica.

Diferentes combinaciones de Átomos constituyen todo lo que conocemos; estas combinaciones son el objeto de estudio de ambas, la Química inorgánica y la Química Orgánica.

Pero también se explora hacia el interior de los átomos, que coinciden en tener una estructura básica, que está formada por partículas inferiores llamadas Núcleo Atómico y Electrones.

El Núcleo Atómico está conformado por dos tipos de partículas diferentes: Protones y Neutrones.

Los Protones llevan una carga eléctrica positiva (+) y los Neutrones no llevan carga. Los Electrones al llevar una carga negativa (-) interactúan con la carga de los Protones, y se genera un fenómeno de atracción que mantiene al átomo en determinado estado de Energía.

Se dice que un átomo es Estable cuando las cargas positivas y negativas se anulan completamente entre sí.

Electrón

El aire a la presión ordinaria conduce muy mal la corriente eléctrica. Pero el aire enrarecido, tal como existe en un tubo de descarga de vacío, conduce la corriente en forma de un haz de partículas llamadas Rayos Catódicos. En 1879, sir William Crookes demostró que las partículas llevaban carga eléctrica.

En 1895, Jean Perrin pudo comprobar que la carga es negativa;  y se dio a las partículas el nombre de Electrones. El mismo año, estudiando la desviación de los rayos en un campo eléctrico, sir J. J. Thompson determinó el valor de la Carga Específica, que es la relación entre la carga del Electrón (e) y la masa (m) del Electrón.

Del valor 1.7592*10⁸ Coulombs/gramo de “e/m” y del valor de “e” (1.602*10^-19 Coulombs), determinado primeramente por R. A. Millikan en 1917, se calculó la masa del electrón, que es 1/1838 de la masa del átomo de Hidrógeno.

Carga del Electrón = 1.602*10^-19 Coulombs

Masa del Electrón = 1/1838 de la masa del átomo de Hidrógeno

Las primeras determinaciones de la carga del electrón fueron realizadas por Townsend (1897), J. J. Thomson y por H. A. Wilson (1903), utilizando este último la cámara de C. T. R. Wilson (1897) para producir nieblas, dispositivo muy utilizado en la investigación de la estructura atómica.

Los Electrones se encuentran en la parte externa del Átomo, describiendo un movimiento alrededor del Núcleo, así como los planetas alrededor del Sol. El número de electrones alrededor del Núcleo es el que dice de qué Elemento Químico se trata.

Por ejemplo, si sólo hay un electrón en el átomo, el Elemento es el Hidrógeno. Si hay 23 electrones, se trata del Sodio. Si hay 80 electrones, el Elemento es el Mercurio.

Protón

Cuando se hace pasar una corriente eléctrica por un tubo de vacío en el que un disco perforado actúa de Cátodo (electrodo negativo), los Rayos Catódicos (electrones) se dirigen hacia el Ánodo (electrodo positivo); pero en el otro lado del cátodo aparecen partículas de carga positiva que pueden desviarse por medio de un potente campo magnético.

La carga de estas partículas, aunque positiva, es siempre igual o múltiplo de la del electrón. La masa de una partícula cargada positivamente varía según la naturaleza del gas encerrado en el tubo; en general es igual a la del átomo del gas. Los haces de estas partículas se llaman Rayos Positivos.

Si el tubo contiene Hidrógeno, cada partícula positiva tiene, aproximadamente, la masa de un átomo de Hidrógeno, y su carga es igual en magnitud a la del electrón. El átomo de Hidrógeno es el más ligero y el más sencillo de todos los átomos, y las partículas de los rayos positivos obtenidas de él son las más ligeras y sencillas de todas las partículas positivas.

Carga del Protón = 1.602*10^-19 Coulombs

Masa del Protón = La Masa del Átomo de Hidrógeno

Rutherford comprobó que esta misma partícula positiva se produce frecuentemente bombardeando diferentes elementos con rayos emitidos por el Radio. Llamó a esta más sencilla partícula positiva Protón, y sacó la conclusión de que es un constituyente del Átomo.

Neutrones

Hoy está comúnmente aceptado que un átomo se compone de un pequeño núcleo con cargas eléctricas positivas en número igual al del Número Atómico (número de electrones orbitando alrededor del núcleo) en el centro o muy próximo a él, del espacio disponible para el Átomo entero y de electrones negativos en la parte exterior de dicho espacio.

El número de electrones coincide con el de cargas positivas del Núcleo. Con excepción del Átomo de Hidrógeno, la masa del átomo se explica por el hecho de que el Núcleo contiene no sólo Protones, sino cierto número de partículas neutras, que primeramente se consideraron como protones neutralizados (combinados cada uno con un electrón), pero que hoy se han reconocido como unidades fundamentales de materia con masa, denominadas Neutrones.

Otras Partículas Subatómicas

 Además de los electrones, protones y neutrones, se conocen actualmente otras partículas consideradas también como constituyentes de los átomos: son el Positrón, el Mesón o Mesotrón y el Neutrino.

Los Positrones fueron descubiertos por Carl Anderson (1932) en la interacción de los rayos cósmicos (radiación que llega a la Tierra procedente del Espacio) con la materia, y en ciertos procesos de radioactividad artificial. Los positrones son idénticos a los electrones, sólo que su carga es positiva en vez de ser negativa. Su existencia como partículas libres es extraordinariamente pequeña, pues es inferior a una millonésima de segundo.

Los Mesones fueron también descubiertos por Carl Anderson en colaboración con Seth Neddermeyer (1936) por acción de los Rayos Cósmicos con la materia. Tienen una masa, parece ser no constante y aproximadamente igual a la décima parte de la del Protón, y una carga eléctrica positiva o negativa. Poseen una vida muy corta y se supone que se descomponen en Neutrinos más Electrones o Positrones. El intento de obtener artificialmente en el laboratorio mesones, con el empleo de aceleradores de iones y electrones (ciclotrón, betatrón, sincrotrón, etc.) que suministran a éstos enormes energías, se ha conseguido en 1948.

Los Neutrinos son partículas con masa igual a la de electrones y positrones, pero sin carga eléctrica. Su existencia fue supuesta por Fermi en 1925 para explicar ciertos cálculos energéticos en la emisión de Partículas Beta por las sustancias radioactivas. Aunque nuevos experimentos pueden explicarse perfectamente mediante la existencia de neutrinos, la prueba concluyente de la misma no ha sido encontrada.

Ejemplos de Partículas Subatómicas

Protón

Neutrón

Electrón

Positrón

Mesón o Mesotrón

Neutrino

Leptones

Quarks

Gluones

Fotones

Hadrones

Gravitón (partícula teórica)