http://www.juntadeandalucia.es/averroes/~jpccec/tablap/juegos/jtpmuda.html
http://concurso.cnice.mec.es/cnice2005/93_iniciacion_interactiva_materia/curso/materiales/tabla_period/tabla.htm
jueves, 29 de marzo de 2012
lunes, 26 de marzo de 2012
Una nueva técnica permite ver el interior de las nanopartículas en 3D (Lydia Díez Jiménez)
Un equipo de investigadores de la Universidad de California en Los Ángeles (UCLA)
ha conseguido, por vez primera, observar el interior de las estructuras
más diminutas del mundo para crear imágenes tridimensionales de átomos
individuales, así como de sus localizaciones. Todo ello ha sido posible
gracias a un método desarrollado para medir, de manera directa, la
estructura atómica de los nanomateriales.
Según explica uno de los autores del avance, el profesor de física e investigador del California NanoSystems Institute (CNSI) de la UCLA, Jianwei Miao, en un comunicado de dicha Universidad: “Este es el primer experimento en el que hemos podido ver directamente estructuras locales en tres dimensiones, a una escala de resolución atómica. Esto jamás se había hecho antes”.
Para lograrlo, Mio y sus colaboradores usaron un microscopio de transmisión electrónica de barrido (STEM), que utiliza haces de electrones para visualizar cualquier objeto. Con este instrumento, los científicos hicieron incidir un estrecho haz de electrones de alta energía sobre una fina nanopartícula de oro, de sólo 10 nanómetros de diámetro (casi 1.000 veces menor que un glóbulo rojo de la sangre).
La nanopartícula contenía decenas de miles de átomos de oro individuales, cada uno aproximadamente un millón de veces menor que el ancho de un cabello humano. Estos átomos interactuaron con los electrones procedentes del microscopio. La proyección de sombras resultante de dicha interacción fue lo que proporcionó información sobre la estructura interior de la nanopartícula, a un detector situado bajo el microscopio.
Miao y sus colaboradores descubrieron que tomando medidas por este mismo sistema a la nanopartícula, pero desde 69 ángulos distintos, podían combinar los datos recabados por cada sombra individual, y reconstruir con ellos el interior de la nanopartícula en 3D.
Aplicando así este método, conocido como tomografía electrónica y previamente usado para la visualización tridimensional de la arquitectura de las células, los científicos pudieron ver directamente a los átomos individuales, así como la manera en que éstos se posicionaban dentro de la nanopartícula de oro estudiada.
Según explica uno de los autores del avance, el profesor de física e investigador del California NanoSystems Institute (CNSI) de la UCLA, Jianwei Miao, en un comunicado de dicha Universidad: “Este es el primer experimento en el que hemos podido ver directamente estructuras locales en tres dimensiones, a una escala de resolución atómica. Esto jamás se había hecho antes”.
Para lograrlo, Mio y sus colaboradores usaron un microscopio de transmisión electrónica de barrido (STEM), que utiliza haces de electrones para visualizar cualquier objeto. Con este instrumento, los científicos hicieron incidir un estrecho haz de electrones de alta energía sobre una fina nanopartícula de oro, de sólo 10 nanómetros de diámetro (casi 1.000 veces menor que un glóbulo rojo de la sangre).
La nanopartícula contenía decenas de miles de átomos de oro individuales, cada uno aproximadamente un millón de veces menor que el ancho de un cabello humano. Estos átomos interactuaron con los electrones procedentes del microscopio. La proyección de sombras resultante de dicha interacción fue lo que proporcionó información sobre la estructura interior de la nanopartícula, a un detector situado bajo el microscopio.
Miao y sus colaboradores descubrieron que tomando medidas por este mismo sistema a la nanopartícula, pero desde 69 ángulos distintos, podían combinar los datos recabados por cada sombra individual, y reconstruir con ellos el interior de la nanopartícula en 3D.
Aplicando así este método, conocido como tomografía electrónica y previamente usado para la visualización tridimensional de la arquitectura de las células, los científicos pudieron ver directamente a los átomos individuales, así como la manera en que éstos se posicionaban dentro de la nanopartícula de oro estudiada.
Los Iones Negativos
Los Iones Negativos (Sara Aparicio 3.C)
Ya en 1910, Albert Einstein dijo que las propiedades curativas del aire de la montaña de Davos eran debidas a la electricidad del aire.
El aire contiene moléculas de nitrógeno, oxígeno, vapor de agua, dióxido de carbono, etc. Cada una de estas moléculas contiene átomos. Los átomos pierden o ganan electrones y entonces se llaman iones: si han ganado electrones, tendrán una carga eléctrica negativa; en cambio, si pierden electrones, su carga eléctrica será negativa.
Los iones positivos y negativos existen de manera natural en el aire que respiramos y en una atmósfera equilibrada, es decir, sana, están en una proporción de uno positivo por cada cuatro negativos. Los iones se producen espontáneamente en la naturaleza por diferentes razones: por los saltos de agua, por fenómenos meteorológicos (tormentas, rayos, vientos, etc.), por radiaciones de la tierra, por radiaciones cósmicas y por otras muchas causas. Los iones hacen que haya electricidad en la atmósfera de la tierra; esta electricidad es imprescindible para la vida ya que, según varios experimentos realizados con animales y plantas en atmósfera sin electricidad estática, los animales mueren al poco tiempo y las plantas no crecen.
La ionización positiva del aire es perjudicial para el ser humano, los animales y las plantas. A los seres humanos puede provocarnos cansancio, dolor de cabeza, ahogos, alergias, tendencia a la depresión, nerviosismo, insomnio…. El exceso de iones positivos se da en todas las ciudades debido a que la contaminación atmosférica destruye los iones negativos. En el campo y en las montañas predominan los iones negativos.
Los iones positivos se forman a causa de los rayos ultravioleta del sol, los rayos cósmicos, los vientos secos del sur, la fricción de masas de aire que se da antes de una tormenta… Pero los seres humanos también los producimos con la contaminación atmosférica, el aire acondicionado, las pantallas de televisores (que pueden llegar a producir un campo de 20.000 voltios) y de ordenadores, los móviles, las fibras sintéticas…
La ionización negativa del aire nos beneficia, pues mejora nuestro estado anímico y las funciones corporales. Los iones negativos se forman por las descargas eléctricas de los rayos, por la función clorofílica de las plantas y por la emisión de la radiactividad natural de la tierra. En las montañas hay muchos iones negativos: los estratos rocosos son más radiactivos que la corteza común. El agua en movimiento produce muchos iones negativos (duchas, fuentes, saltos, cascadas, la orilla del mar) porque cuando el agua choca y la gota se divide, la parte más ligera, que es la que se respira, queda cargada negativamente (Efecto Lenard).
Ya en 1910, Albert Einstein dijo que las propiedades curativas del aire de la montaña de Davos eran debidas a la electricidad del aire.
El aire contiene moléculas de nitrógeno, oxígeno, vapor de agua, dióxido de carbono, etc. Cada una de estas moléculas contiene átomos. Los átomos pierden o ganan electrones y entonces se llaman iones: si han ganado electrones, tendrán una carga eléctrica negativa; en cambio, si pierden electrones, su carga eléctrica será negativa.
Los iones positivos y negativos existen de manera natural en el aire que respiramos y en una atmósfera equilibrada, es decir, sana, están en una proporción de uno positivo por cada cuatro negativos. Los iones se producen espontáneamente en la naturaleza por diferentes razones: por los saltos de agua, por fenómenos meteorológicos (tormentas, rayos, vientos, etc.), por radiaciones de la tierra, por radiaciones cósmicas y por otras muchas causas. Los iones hacen que haya electricidad en la atmósfera de la tierra; esta electricidad es imprescindible para la vida ya que, según varios experimentos realizados con animales y plantas en atmósfera sin electricidad estática, los animales mueren al poco tiempo y las plantas no crecen.
La ionización positiva del aire es perjudicial para el ser humano, los animales y las plantas. A los seres humanos puede provocarnos cansancio, dolor de cabeza, ahogos, alergias, tendencia a la depresión, nerviosismo, insomnio…. El exceso de iones positivos se da en todas las ciudades debido a que la contaminación atmosférica destruye los iones negativos. En el campo y en las montañas predominan los iones negativos.
Los iones positivos se forman a causa de los rayos ultravioleta del sol, los rayos cósmicos, los vientos secos del sur, la fricción de masas de aire que se da antes de una tormenta… Pero los seres humanos también los producimos con la contaminación atmosférica, el aire acondicionado, las pantallas de televisores (que pueden llegar a producir un campo de 20.000 voltios) y de ordenadores, los móviles, las fibras sintéticas…
La ionización negativa del aire nos beneficia, pues mejora nuestro estado anímico y las funciones corporales. Los iones negativos se forman por las descargas eléctricas de los rayos, por la función clorofílica de las plantas y por la emisión de la radiactividad natural de la tierra. En las montañas hay muchos iones negativos: los estratos rocosos son más radiactivos que la corteza común. El agua en movimiento produce muchos iones negativos (duchas, fuentes, saltos, cascadas, la orilla del mar) porque cuando el agua choca y la gota se divide, la parte más ligera, que es la que se respira, queda cargada negativamente (Efecto Lenard).
Sustancias, mezclas homogeneas y mezclas heterogeneas.
Sara Carrera 3C | | |
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| | Toda sustancia tiene un conjunto único de propiedades (características que nos permiten identificarlas) y distinguirlas de otras sustancias. Una sustancia tiene una composición fija y propiedades que la distinguen. Estas propiedades pueden ser físicas o químicas. | |
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| | Las propiedades físicas son las que podemos medir sin cambiar la identidad de la sustancia, por ejemplo, color, olor, densidad, punto de fusión, punto de ebullición, dureza. Las propiedades químicas describen la forma en que una sustancia puede cambiar (reaccionar) para formar otras sustancias. | |
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 | II.- MEZCLAS | |
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| | Cuando dos o más sustancias puras se mezclan y no se combinan químicamente, aparece una mezcla. Una mezcla puede ser separada en sus componentes (sustancias) simplemente por métodos físicos. Estas pueden ser clasificadas en homogéneas y heterogéneas. | |
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 | a) Mezclas heterogéneas: no son uniformes; en algunos casos, puede observarse la discontinuidad a simple vista (sal y carbón, por ejemplo); en otros casos, debe usarse una mayor resolución para observar la discontinuidad. | |
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 | b) Mezclas homogéneas: son totalmente uniformes (no presentan discontinuidades al ultramicroscopio) y presentan iguales propiedades y composición en todo el sistema, algunos ejemplos son la salmuera, el aire. Estas mezclas homogéneas se denominan soluciones. | |
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| | El límite a partir del cual se distinguen los sistemas heterogéneos de los sistemas homogéneos lo constituye precisamente el ultramicroscopio. Los diferentes sistemas homogéneos que constituyen el sistema heterogéneo se denominan fases. | |
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| | Existen gran número de métodos para separar los componentes que forman una mezcla; en realidad, cada mezcla implicará el uso de uno o más métodos particulares para su separación en los componentes individuales. Describiremos brevemente solo algunos de estos métodos: | |
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| | a) filtración: permite separar sólidos suspendidos en un líquido. Implica el pasaje de todo el líquido a través de un filtro, una placa de vidrio, etc. | |
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| | b) destilación: permite la separación de sustancias de diferente punto de ebullición. Consiste en procesos de evaporación - condensación en los cuales se va enriqueciendo la fase vapor en el componente más volátil. | |
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| | c) disolución: permite separar un sólido soluble en algún líquido de otro que no lo es. | |
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| | d) reparto: separa sustancias de diferente solubilidad en otra fase. Consiste en adicionar otra fase al sistema en la cual se disuelva en gran proporción alguna sustancia del sistema original. | |
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| | Una extensión más sofisticada de los últimos dos métodos, lo constituye la cromatografía. |
Descubrimientos del 2008
http://www.iesleonardoalacant.es/Departamento-fisica/Noticias/Generales/10-mayores-descubrimientos-2008.pdf
Andrea Truchado 3C
Andrea Truchado 3C
viernes, 23 de marzo de 2012
TEORIA ATOMICA DE DALTON
La teoría atómico-molecular clásica tiene por base la teoría atómica de Dalton.Existe entre estas dos teorías algunas diferencias fundamentales.Para Dalton, la partícula mas pequeña de una sustancia era el átomo. Si la sustancia era simple, Dalton hablaba de "átomos simples"; por ejemplo de cloro, de hidrogeno, etc. Si la sustancia era compuesta, Dalton hablaba de"atomos compuestos"; por ejemplo de agua. En realidad, los "átomos" de Dalton, son las partículas que nosotros llamamos moléculas Los siguientes postulados, son los que constituyen la teoría atómico-molecular clásica:
1 - Toda la materia es discreta y esta formada por partículas pequeñas, definidas e indestructibles denominadas átomos, que son indivisibles por los métodos químicos ordinarios,
2 - Los átomos de un mismo elemento son iguales y tienen las mismas propiedades; los átomos de elementos distintos son diferentes y tienen propiedades también diferentes
3 - Las moléculas se forman por la unión de un numero entero de átomos del mismo o de distintos elementos, en relaciones numéricas simples. (1:1; 2:1; 3:2; etc. )
En el siguiente ejemplo se representa la formación de una molécula de cloro Cl2, a partir de dos átomos de cloro: relacion numérica 1:1
En el siguiente ejemplo se representa la formación de una molécula de oxigeno O2 y una de hidrogeno H2:
En el siguiente ejemplo se representa la formación de dos moléculas de agua, a partir de una molécula de oxigeno y dos de hidrogeno, relación numérica 2:1
4 - Las sustancias simples y compuestas estan constituidas por moleculas.
5 - Las moleculas de una misma sustancia son iguales en todos sus aspectos y distintas a las de otras sustancias,
6 – Las moleculas de las sustancias simples estan formadas por atomos iguales (del mismo elemento). Cuando el numero de atomos que forma la molecula de una sustancia simple es uno, la molecula de esta sustancia se identifica con el atomo del elemento correspondiente.
7 - Las moleculas de las sustancias compuestas estan formadas por atomos de por lo menos dos elementos diferentes. El numero de atomos de cada elemento que interviene en la formacion de una molecula de una misma sustancia compuesta, es el mismo para todas las moleculas de la misma sustancia.
Las leyes ponderales de las combinaciones químicas encontraron una explicación satisfactoria en la teoría atómica formulada por DALTON en 1803 y publicada en 1808. Dalton reinterpreta las leyes ponderales basándose en el concepto de átomo. Establece los siguientespostulados o hipótesis, partiendo de la idea de que la materia es discontinua:
Los elementos están constituidos por átomos consistentes en partículas materiales separadas e indestructibles;
Los átomos de un mismo elemento son iguales en masa y en todas las demás cualidades.
Los átomos de los distintos elementos tienen diferentes masa y propiedades
Los compuestos se forman por la unión de átomos de los correspondientes elementos en una relación numérica sencilla. Los «átomos» de un determinado compuesto son a su vez idénticos en masa y en todas sus otras propiedades.
Aunque el químico irlandés HIGGINS, en 1789, había sido el primero en aplicar la hipótesis atómica a las reacciones químicas, es Dalton quien le comunica una base más sólida al asociar a los átomos la idea de masa.
Los átomos de DALTON difieren de los átomos imaginados por los filósofos griegos, los cuales los suponían formados por la misma materia primordial aunque difiriendo en forma y tamaño. La hipótesis atómica de los antiguos era una doctrina filosófica aceptada en sus especulaciones científicas por hombres como GALILEO, BOYLE, NEWTON, etc., pero no fue hasta DALTON en que constituye una verdadera teoría científica mediante la cual podían explicarse y coordinarse cuantitativamente los fenómenos observados y las leyes de las combinaciones químicas.
La teoría atómica constituyó tan sólo inicialmente una hipótesis de trabajo, muy fecunda en el desarrollo posterior de la Química, pues no fue hasta finales del siglo XIX en que fue universalmente aceptada al conocerse pruebas físicas concluyentes de la existencia real de los átomos. Pero fue entonces cuando se llegó a la conclusión de que los átomos eran entidades complejas formadas por partículas más sencillas y que los átomos de un mismo elemento tenían en muchísimos casos masa distinta. Estas modificaciones sorprendentes de las ideas de DALTON acerca de la naturaleza de los átomos no invalidan en el campo de la Química los resultados brillantes de la teoría atómica.
Justificación de las leyes ponderales.
Las suposiciones de DALTON permiten explicar fácilmente las leyes ponderales de las combinaciones químicas, ya que la composición en peso de un determinado compuesto viene determinada por el número y peso de los átomos elementales que integran el «átomo» del compuesto.
Ley de la conservación de la materia.
Por ser los átomos indivisibles e indestructibles los cambios químicos han de consistir únicamente en un reagrupamiento de átomos y, por tanto, no puede haber en el mismo variación alguna de masa al no variar el número de átomos presentes.
Ley de las proporciones definidas.
Si se combinan n átomos del elemento A con m átomos del elemento B y los pesos respectivos de estos átomos son a y b
Ley de las proporciones múltiples.
Si dos elementos se unen en varias proporciones para formar distintos compuestos quiere decir que sus átomos se unen en relaciones numéricas diferentes. Si un átomo del elemento A se une, por ejemplo, con uno y con dos átomos del elemento B, se comprende que la relación en peso de las cantidades de este elemento (uno y dos átomos) que se unen con una misma cantidad de aquél (un átomo) estén en relación de 1 : 2. Si los átomos de los elementos A y B se unen en otras cualesquiera relaciones numéricas, siempre de números enteros sencillos, se encontrará igualmente una relación sencilla entre las cantidades de uno de los elementos que se unen con una cantidad determinada del otro elemento.
Ley de las proporciones recíprocas.
Si suponemos que los elementos se uniesen siempre en la relación atómica 1 : 1, la ley de las proporciones recíprocas no sólo sería evidente sino que los pesos de combinación serían a su vez los pesos atómicos. Aunque los elementos se unen en relaciones atómicas diferentes, 1 : 2, 1 : 3, 2 : 3 etcétera, puede fácilmente calcularse que las cantidades en peso de distintos elementos que se unen con una cantidad fija de un elemento dado han de estar en relación sencilla con sus respectivos pesos atómicos y que dichas cantidades, multiplicadas necesariamente en todo caso por números enteros sencillos, han de ser las que se combinen entre sí en las correspondientes combinaciones mutuas.
Fracaso ante la ley de Gay-Lussac.
Para DALTON las últimas partículas de los elementos gaseosos como el hidrógeno, oxígeno, cloro, etc., eran necesariamente simples y estaban constituidas por un solo átomo (así, H, O, CI, N, ...) y que las de compuestos gaseosos tan corrientes como el agua o el cloruro de hidrógeno eran naturalmente compuestas pero formadas por sólo dos átomos distintos (HO, CIH, ... ). Sin embargo, con estas fórmulas no se podían explicar las relaciones volumétricas de Gay-Lussac:
Al imaginar que estos elementos se unen átomo a átomo, formarán un mismo número de «átomos» (hoy moléculas) de cloruro de hidrógeno, al ser estos «átomos» indivisibles, debían ocupar, en cambio, un volumen doble según los resultados de Gay Lussac.
La hipótesis de que en volúmenes iguales de gases debían existir igual número de «átomos» tuvo DALTON que descartarla llegando a la conclusión de que los resultados de GAY-LUSSAC eran inexactos.
Por el contrario, si la ley de Gay-Lussac era cierta estaba en contradicción con los postulados de DALTON y su teoría a
TEORIA DE DALTON
Las leyes ponderales de las combinaciones químicas encontraron una explicación satisfactoria en la teoría atómica formulada por DALTON en 1803 y publicada en 1808. Dalton reinterpreta las leyes ponderales basándose en el concepto de átomo. Establece los siguientes postulados o hipótesis, partiendo de la idea de que la materia es discontinua:
Los elementos están constituidos por átomos consistentes en partículas materiales separadas e indestructibles;
Los átomos de un mismo elemento son iguales en masa y en todas las demás cualidades.
Los átomos de los distintos elementos tienen diferentes masa y propiedades
Los compuestos se forman por la unión de átomos de los correspondientes elementos en una relación numérica sencilla. Los «átomos» de un determinado compuesto son a su vez idénticos en masa y en todas sus otras propiedades.
Las leyes ponderales de las combinaciones químicas encontraron una explicación satisfactoria en la teoría atómica formulada por DALTON en 1803 y publicada en 1808. Dalton reinterpreta las leyes ponderales basándose en el concepto de átomo. Establece los siguientes postulados o hipótesis, partiendo de la idea de que la materia es discontinua:
Los elementos están constituidos por átomos consistentes en partículas materiales separadas e indestructibles;
Los átomos de un mismo elemento son iguales en masa y en todas las demás cualidades.
Los átomos de los distintos elementos tienen diferentes masa y propiedades
Los compuestos se forman por la unión de átomos de los correspondientes elementos en una relación numérica sencilla. Los «átomos» de un determinado compuesto son a su vez idénticos en masa y en todas sus otras propiedades.
SOY MIRIAM DE 3ºA
Los elementos están constituidos por átomos consistentes en partículas materiales separadas e indestructibles;
Los átomos de un mismo elemento son iguales en masa y en todas las demás cualidades.
Los átomos de los distintos elementos tienen diferentes masa y propiedades
Los compuestos se forman por la unión de átomos de los correspondientes elementos en una relación numérica sencilla. Los «átomos» de un determinado compuesto son a su vez idénticos en masa y en todas sus otras propiedades.
Las leyes ponderales de las combinaciones químicas encontraron una explicación satisfactoria en la teoría atómica formulada por DALTON en 1803 y publicada en 1808. Dalton reinterpreta las leyes ponderales basándose en el concepto de átomo. Establece los siguientes postulados o hipótesis, partiendo de la idea de que la materia es discontinua:
Los elementos están constituidos por átomos consistentes en partículas materiales separadas e indestructibles;
Los átomos de un mismo elemento son iguales en masa y en todas las demás cualidades.
Los átomos de los distintos elementos tienen diferentes masa y propiedades
Los compuestos se forman por la unión de átomos de los correspondientes elementos en una relación numérica sencilla. Los «átomos» de un determinado compuesto son a su vez idénticos en masa y en todas sus otras propiedades.
SOY MIRIAM DE 3ºA
El modelo atómico de Thomson
Soy César Genzor
El modelo atómico de Thomson, es una teoría sobre la estructura atómica propuesta en 1904 por Joseph John Thomson, descubridor del electrón en 1897, mucho antes del descubrimiento del protón y del neutrón. En dicho modelo, el átomo está compuesto por electrones de carga negativa en un átomo positivo, como un budin de pasas Se pensaba que los electrones se distribuían uniformemente alrededor del átomo. En otras ocasiones, en lugar de una sopa de carga negativa se postulaba con una nube de carga positiva.
Dicho modelo fue rebatido tras el experimento de Rutherford, cuando se descubrió el núcleo del átomo. El modelo siguiente fue el modelo atómico de Rutherford.
El modelo atómico de Thomson, es una teoría sobre la estructura atómica propuesta en 1904 por Joseph John Thomson, descubridor del electrón en 1897, mucho antes del descubrimiento del protón y del neutrón. En dicho modelo, el átomo está compuesto por electrones de carga negativa en un átomo positivo, como un budin de pasas Se pensaba que los electrones se distribuían uniformemente alrededor del átomo. En otras ocasiones, en lugar de una sopa de carga negativa se postulaba con una nube de carga positiva.
Dicho modelo fue rebatido tras el experimento de Rutherford, cuando se descubrió el núcleo del átomo. El modelo siguiente fue el modelo atómico de Rutherford.
http://www.youtube.com/watch?v=UsqRbW3nzUU
Soy Rocio :P
He hecho una entrada en la cuenta de Raquel.
Espero que os guste este petardo..
Soy Rocio :P
He hecho una entrada en la cuenta de Raquel.
Espero que os guste este petardo..
www
www.youtube.com/watch?v=Tfn9aP7k9Z8 trata sobre los numeros atomicos y los numeros masicos soy adrian garcia roldan de 3ºA
http://www.youtube.com/watch?v=znjymmTFYds
es un video de la masa atomica soy carla cornejo cuesta de 3ºA
es un video de la masa atomica soy carla cornejo cuesta de 3ºA
jueves, 22 de marzo de 2012
Cristalización de la aspirina
http://www.youtube.com/watch?v=lsCuNFXtd9c&feature=related
Una parte de las aspirinas se disuelve en el agua y el resto permanece en el fondo del recipiente. Pasado un tiempo se produce la cristalización de la aspirina disuelta y se forman unos pequeños cristales en forma de aguja. El proceso es muy lento y se requiere mucha paciencia para completar el experimento.
Marta Barahona Fernández 3ºA
El modelo atómico de Rutherford es un modelo atómico o teoría sobre la estructura interna del átomo propuesto por el químico y físico británico-neozelandés Ernest Rutherford para explicar los resultados de su "experimento de la lámina de oro", realizado en 1911.El modelo de Rutherford fue el primer modelo atómico que consideró al átomo formado por dos partes: la "corteza", constituida por todos sus electrones, girando a gran velocidad alrededor de un "núcleo", muy pequeño, que concentra toda la carga eléctrica positiva y casi toda la masa del átomo.
Antes de que Rutherford propusiera su modelo atómico, los físicos aceptaban que las cargas eléctricas en el átomo tenían una distribución más o menos uniforme. Rutherford trató de ver cómo era la dispersión de las partículas alfa por parte de los átomos de una lámina de oro muy delgada. Los ángulos resultantes de la desviación de las partículas supuestamente aportarían información sobre cómo era la distribución de carga en los átomos. Era de esperar que, si las cargas estaban distribuidas uniformemente según el modelo atómico de Thomson, la mayoría de las partículas atravesarían la delgada lámina sufriendo sólo ligerísimas deflexiones, siguiendo una trayectoria aproximadamente recta. Aunque esto era cierto para la mayoría de las partículas alfa, un número importante de estas sufrían deflexiones de cerca de 180º, es decir, prácticamente salían rebotadas en dirección opuesta a la incidente.Rutherford pensó que esta fracción de partículas rebotadas en dirección opuesta podía ser explicada si se suponía la existencia de fuertes concentraciones de carga positiva en el átomo. La mecánica newtoniana en conjunción con la ley de Coulomb predice que el ángulo de deflexión de una partícula alfa relativamente liviana por parte de un átomo de oro más pesado, depende del "parámetro de impacto" o distancia entre la trayectoria de la partícula y el núcleo:[1](1) Donde:, siendo la constante dieléctrica del vacío y la carga eléctrica del centro dispersor., es la energía cinética inicial de la partícula alfa incidente. es el parámetro de impacto.Dado que Rutherford observó una fracción apreciable de partículas "rebotadas" para las cuales el ángulo de deflexión es cercano a χ ≈ π, de la relación inversa a (1):(2) se deduce que el parámetro de impacto debe ser bastante menor que el radio atómico. De hecho el parámetro de impacto necesario para obtener una fracción apreciable de partículas "rebotadas" sirvió para hacer una estimación del tamaño del núcleo atómico, que resulta ser unas cien mil veces más pequeño que el diámetro atómico.[editar] Importancia del modelo y limitacionesLa importancia del modelo de Rutherford residió en proponer por primera vez la existencia de un núcleo en el átomo (término que, paradójicamente, no aparece en sus escritos). Lo que Rutherford consideró esencial, para explicar los resultados experimentales, fue "una concentración de carga" en el centro del átomo, ya que sin ella, no podía explicarse que algunas partículas fueran rebotadas en dirección casi opuesta a la incidente. Este fue un paso crucial en la comprensión de la materia, ya que implicaba la existencia de un núcleo atómico donde se concentraba toda la carga positiva y más del 99,9% de la masa. Las estimaciones del núcleo revelaban que el átomo en su mayor parte estaba vacío.Rutherford propuso que los electrones orbitarían en ese espacio vacío alrededor de un minúsculo núcleo atómico, situado en el centro del átomo. Además se abrían varios problemas nuevos que llevarían al descubrimiento de nuevos hechos y teorías al tratar de explicarlos:Por un lado se planteó el problema de cómo un conjunto de cargas positivas podían mantenerse unidas en un volumen tan pequeño, hecho que llevó posteriormente a la postulación y descubrimiento de la fuerza nuclear fuerte, que es una de las cuatro interacciones fundamentales.Por otro lado existía otra dificultad proveniente de la electrodinámica clásica que predice que una partícula cargada y acelerada, como sería el caso de los electrones orbitando alrededor del núcleo, produciría radiación electromagnética, perdiendo energía y finalmente cayendo sobre el núcleo. Las leyes de Newton, junto con las ecuaciones de Maxwell del electromagnetismo aplicadas al átomo de Rutherford llevan a que en un tiempo del orden de s, toda la energía del átomo se habría radiado, con la consiguiente caída de los electrones sobre el núcleo.[2] Se trata, por tanto de un modelo físicamente inestable, desde el punto de vista de la física clásica.Según Rutherford, las órbitas de los electrones no están muy bien definidas y forman una estructura compleja alrededor del núcleo, dándole un tamaño y forma algo indefinidas. Los resultados de su experimento le permitieron calcular que el radio atómico era diez mil veces mayor que el núcleo mismo, y en consecuencia, que el interior de un átomo está prácticamente vacío.[editar] Modelos posterioresEl modelo atómico de Rutherford fue sustituido muy pronto por el de Bohr. Bohr intentó explicar fenomenológicamente que sólo algunas órbitas de los electrones son posibles. Lo cual daría cuenta de los espectros de emisión y absorción de los átomos en forma de bandas discretas.El modelo de Bohr "resolvía" formalmente el problema, proveniente de la electrodinámica, postulando que sencillamente los electrones no radiaban, hecho que fue explicado por la mecánica cuántica según la cual la aceleración promedio del electrón deslocalizado es nula.
Pd : Álvaro López , 3ºA , Ah , y, el de la teoria atómica de Dalton también es mío.
Antes de que Rutherford propusiera su modelo atómico, los físicos aceptaban que las cargas eléctricas en el átomo tenían una distribución más o menos uniforme. Rutherford trató de ver cómo era la dispersión de las partículas alfa por parte de los átomos de una lámina de oro muy delgada. Los ángulos resultantes de la desviación de las partículas supuestamente aportarían información sobre cómo era la distribución de carga en los átomos. Era de esperar que, si las cargas estaban distribuidas uniformemente según el modelo atómico de Thomson, la mayoría de las partículas atravesarían la delgada lámina sufriendo sólo ligerísimas deflexiones, siguiendo una trayectoria aproximadamente recta. Aunque esto era cierto para la mayoría de las partículas alfa, un número importante de estas sufrían deflexiones de cerca de 180º, es decir, prácticamente salían rebotadas en dirección opuesta a la incidente.Rutherford pensó que esta fracción de partículas rebotadas en dirección opuesta podía ser explicada si se suponía la existencia de fuertes concentraciones de carga positiva en el átomo. La mecánica newtoniana en conjunción con la ley de Coulomb predice que el ángulo de deflexión de una partícula alfa relativamente liviana por parte de un átomo de oro más pesado, depende del "parámetro de impacto" o distancia entre la trayectoria de la partícula y el núcleo:[1](1) Donde:, siendo la constante dieléctrica del vacío y la carga eléctrica del centro dispersor., es la energía cinética inicial de la partícula alfa incidente. es el parámetro de impacto.Dado que Rutherford observó una fracción apreciable de partículas "rebotadas" para las cuales el ángulo de deflexión es cercano a χ ≈ π, de la relación inversa a (1):(2) se deduce que el parámetro de impacto debe ser bastante menor que el radio atómico. De hecho el parámetro de impacto necesario para obtener una fracción apreciable de partículas "rebotadas" sirvió para hacer una estimación del tamaño del núcleo atómico, que resulta ser unas cien mil veces más pequeño que el diámetro atómico.[editar] Importancia del modelo y limitacionesLa importancia del modelo de Rutherford residió en proponer por primera vez la existencia de un núcleo en el átomo (término que, paradójicamente, no aparece en sus escritos). Lo que Rutherford consideró esencial, para explicar los resultados experimentales, fue "una concentración de carga" en el centro del átomo, ya que sin ella, no podía explicarse que algunas partículas fueran rebotadas en dirección casi opuesta a la incidente. Este fue un paso crucial en la comprensión de la materia, ya que implicaba la existencia de un núcleo atómico donde se concentraba toda la carga positiva y más del 99,9% de la masa. Las estimaciones del núcleo revelaban que el átomo en su mayor parte estaba vacío.Rutherford propuso que los electrones orbitarían en ese espacio vacío alrededor de un minúsculo núcleo atómico, situado en el centro del átomo. Además se abrían varios problemas nuevos que llevarían al descubrimiento de nuevos hechos y teorías al tratar de explicarlos:Por un lado se planteó el problema de cómo un conjunto de cargas positivas podían mantenerse unidas en un volumen tan pequeño, hecho que llevó posteriormente a la postulación y descubrimiento de la fuerza nuclear fuerte, que es una de las cuatro interacciones fundamentales.Por otro lado existía otra dificultad proveniente de la electrodinámica clásica que predice que una partícula cargada y acelerada, como sería el caso de los electrones orbitando alrededor del núcleo, produciría radiación electromagnética, perdiendo energía y finalmente cayendo sobre el núcleo. Las leyes de Newton, junto con las ecuaciones de Maxwell del electromagnetismo aplicadas al átomo de Rutherford llevan a que en un tiempo del orden de s, toda la energía del átomo se habría radiado, con la consiguiente caída de los electrones sobre el núcleo.[2] Se trata, por tanto de un modelo físicamente inestable, desde el punto de vista de la física clásica.Según Rutherford, las órbitas de los electrones no están muy bien definidas y forman una estructura compleja alrededor del núcleo, dándole un tamaño y forma algo indefinidas. Los resultados de su experimento le permitieron calcular que el radio atómico era diez mil veces mayor que el núcleo mismo, y en consecuencia, que el interior de un átomo está prácticamente vacío.[editar] Modelos posterioresEl modelo atómico de Rutherford fue sustituido muy pronto por el de Bohr. Bohr intentó explicar fenomenológicamente que sólo algunas órbitas de los electrones son posibles. Lo cual daría cuenta de los espectros de emisión y absorción de los átomos en forma de bandas discretas.El modelo de Bohr "resolvía" formalmente el problema, proveniente de la electrodinámica, postulando que sencillamente los electrones no radiaban, hecho que fue explicado por la mecánica cuántica según la cual la aceleración promedio del electrón deslocalizado es nula.
Pd : Álvaro López , 3ºA , Ah , y, el de la teoria atómica de Dalton también es mío.
teoria atómica de Dalton
Teoría atómica de Dalton.
Las
leyes ponderales de las combinaciones químicas encontraron una explicación
satisfactoria en la teoría atómica
formulada por DALTON en 1803 y publicada en 1808. Dalton reinterpreta las leyes ponderales basándose en el concepto de átomo. Establece los
siguientes postulados
o hipótesis, partiendo de la idea
de que la materia es discontinua:
Los elementos están constituidos por átomos consistentes en
partículas materiales separadas e indestructibles;
Los átomos de un mismo elemento son iguales en masa y en
todas las demás cualidades.
Los
átomos de los distintos elementos tienen diferentes masa y
propiedades
Los compuestos se forman por la unión de átomos de los
correspondientes elementos en una relación numérica sencilla. Los «átomos» de un
determinado compuesto son a su vez idénticos en masa y en todas sus otras
propiedades.
Aunque el químico irlandés HIGGINS, en 1789, había sido el primero en aplicar la hipótesis atómica a
las reacciones químicas, es Dalton quien le comunica una base más sólida al
asociar a los átomos la idea de
masa.
Los átomos de DALTON difieren de los átomos imaginados por los
filósofos griegos, los cuales los suponían formados por la misma materia
primordial aunque difiriendo en forma y tamaño. La hipótesis atómica de los
antiguos era una doctrina filosófica aceptada en sus especulaciones científicas
por hombres como GALILEO, BOYLE, NEWTON, etc., pero no fue hasta DALTON en que
constituye una verdadera teoría científica mediante la cual podían explicarse y
coordinarse cuantitativamente los fenómenos observados y las leyes de las
combinaciones químicas.
La teoría
atómica constituyó tan sólo inicialmente una hipótesis de trabajo, muy fecunda
en el desarrollo posterior de la Química, pues no fue hasta finales del siglo
XIX en que fue universalmente aceptada al conocerse pruebas físicas concluyentes
de la existencia real de los átomos. Pero fue entonces cuando se llegó a la
conclusión de que los átomos eran entidades complejas formadas por partículas
más sencillas y que los átomos de un mismo elemento tenían en muchísimos casos
masa distinta. Estas modificaciones sorprendentes de las ideas de DALTON acerca de la
naturaleza de los átomos no invalidan en el campo de la Química los resultados
brillantes de la teoría atómica.
Las
leyes ponderales de las combinaciones químicas encontraron una explicación
satisfactoria en la teoría atómica
formulada por DALTON en 1803 y publicada en 1808. Dalton reinterpreta las leyes ponderales basándose en el concepto de átomo. Establece los
siguientes postulados
o hipótesis, partiendo de la idea
de que la materia es discontinua:
Los elementos están constituidos por átomos consistentes en
partículas materiales separadas e indestructibles;
Los átomos de un mismo elemento son iguales en masa y en
todas las demás cualidades.
Los
átomos de los distintos elementos tienen diferentes masa y
propiedades
Los compuestos se forman por la unión de átomos de los
correspondientes elementos en una relación numérica sencilla. Los «átomos» de un
determinado compuesto son a su vez idénticos en masa y en todas sus otras
propiedades.
Aunque el químico irlandés HIGGINS, en 1789, había sido el primero en aplicar la hipótesis atómica a
las reacciones químicas, es Dalton quien le comunica una base más sólida al
asociar a los átomos la idea de
masa.
Los átomos de DALTON difieren de los átomos imaginados por los
filósofos griegos, los cuales los suponían formados por la misma materia
primordial aunque difiriendo en forma y tamaño. La hipótesis atómica de los
antiguos era una doctrina filosófica aceptada en sus especulaciones científicas
por hombres como GALILEO, BOYLE, NEWTON, etc., pero no fue hasta DALTON en que
constituye una verdadera teoría científica mediante la cual podían explicarse y
coordinarse cuantitativamente los fenómenos observados y las leyes de las
combinaciones químicas.
La teoría
atómica constituyó tan sólo inicialmente una hipótesis de trabajo, muy fecunda
en el desarrollo posterior de la Química, pues no fue hasta finales del siglo
XIX en que fue universalmente aceptada al conocerse pruebas físicas concluyentes
de la existencia real de los átomos. Pero fue entonces cuando se llegó a la
conclusión de que los átomos eran entidades complejas formadas por partículas
más sencillas y que los átomos de un mismo elemento tenían en muchísimos casos
masa distinta. Estas modificaciones sorprendentes de las ideas de DALTON acerca de la
naturaleza de los átomos no invalidan en el campo de la Química los resultados
brillantes de la teoría atómica.
DIFUSIÓN DE TINTA EN UNA DISOLUCIÓN SATURADA
Para realizar este experimento hace falta un vaso, agua, tinta y sal.
1º.Llenamos el vaso de agua y echamos unas gotas de tinta: vemos como se difunde fácilmente por todo el recipiente.
2º Preparamos una disolución saturada con agua y sal. Añadimos varias cucharadas de sal en el vaso con agua y lo disolvemos. Cuando la sal deja de disolverse y empieza a quedarse en el fondo del vaso sabremos que está saturada.
Con la disolución preparada, volvemos a verter unas gotas de tinta. Esta vez no se dispersa tan fácilmente y se queda en la parte superior de la mezcla.
EXPLICACIÓN:
En el primer caso la tinta se mezcla con el agua y al tener densidades parecidas se dispersa fácilmente.
En el segundo caso, al tener la disolución concentrada la densidad de ésta aumenta, lo que hace que las gotas de tinta que caen vuelvan a la superficie y se difundan más lentamente.
Vídeo muestra: http://www.youtube.com/watch?v=gjHb7uFsVTQ&feature=player_embedded
Natalia Castillo 3ºC
Para realizar este experimento hace falta un vaso, agua, tinta y sal.
1º.Llenamos el vaso de agua y echamos unas gotas de tinta: vemos como se difunde fácilmente por todo el recipiente.
2º Preparamos una disolución saturada con agua y sal. Añadimos varias cucharadas de sal en el vaso con agua y lo disolvemos. Cuando la sal deja de disolverse y empieza a quedarse en el fondo del vaso sabremos que está saturada.
Con la disolución preparada, volvemos a verter unas gotas de tinta. Esta vez no se dispersa tan fácilmente y se queda en la parte superior de la mezcla.
EXPLICACIÓN:
En el primer caso la tinta se mezcla con el agua y al tener densidades parecidas se dispersa fácilmente.
En el segundo caso, al tener la disolución concentrada la densidad de ésta aumenta, lo que hace que las gotas de tinta que caen vuelvan a la superficie y se difundan más lentamente.
Vídeo muestra: http://www.youtube.com/watch?v=gjHb7uFsVTQ&feature=player_embedded
Natalia Castillo 3ºC
miércoles, 21 de marzo de 2012
En EE.UU los científicos logran la famosa capa de invisibilidad.
http://www.elintransigente.com/notas/2012/2/15/harry-potter-cientificos-crearon-capa-invisibilidad-122216.asp
ESTADOS UNIDOS.- Un equipo de científicos estadounidenses logró crear la llamada "capa de invisibilidad" al estilo de la saga cinematográfica de Harry Potter, haciendo invisible un objeto tridimensional por primera vez en la historia, publica hoy radiosantiago.cl.
Los expertos de la Universidad de Texas en Austin explicaron sin embargo que la demostración sólo funciona por el momento en ondas de la región de microondas del espectro electromagnético.
martes, 20 de marzo de 2012
Modelo Atómico de Bohr
Modelo atómico de Bohr
El modelo atómico de Bohr o de Bohr-Rutherford es un modelo clásico del átomo, pero fue el primer modelo atómico en el que se introduce una cuantización a partir de ciertos postulados. Fue propuesto en 1913 por el físico danés Niels Bohr, para explicar cómo los electrones pueden tener órbitas estables alrededor del núcleo y por qué los átomos presentaban espectros de emisión característicos (dos problemas que eran ignorados en el modelo previo de Rutherford). Además el modelo de Bohr incorporaba ideas tomadas del efecto fotoeléctrico, explicado por Albert Einstein en 1905.
Bohr se basó en el átomo de hidrógeno para hacer el modelo que lleva su nombre. Bohr intentaba realizar un modelo atómico capaz de explicar la estabilidad de la materia y los espectros de emisión y absorción discretos que se observan en los gases. Describió el átomo de hidrógeno con un protón en el núcleo, y girando a su alrededor un electrón. El modelo atómico de Bohr partía conceptualmente del modelo atómico de Rutherford y de las incipientes ideas sobre cuantización que habían surgido unos años antes con las investigaciones de Max Planck y Albert Einstein. Debido a su simplicidad el modelo de Bohr es todavía utilizado frecuentemente como una simplificación de la estructura de la materia.
En este modelo los electrones giran en órbitas circulares alrededor del núcleo, ocupando la órbita de menor energía posible, o la órbita más cercana posible al núcleo. El electromagnetismo clásico predecía que una partícula cargada moviéndose de forma circular emitiría energía por lo que los electrones deberían colapsar sobre el núcleo en breves instantes de tiempo. Para superar este problema Bohr supuso que los electrones solamente se podían mover en órbitas específicas, cada una de las cuales caracterizada por su nivel energético. Cada órbita puede entonces identificarse mediante un número entero n que toma valores desde 1 en adelante. Este número "n" recibe el nombre de Número Cuántico Principal.
Bohr supuso además que el momento angular de cada electrón estaba cuantizado y sólo podía variar en fracciones enteras de la constante de Planck. De acuerdo al número cuántico principal calculó las distancias a las cuales se hallaba del núcleo cada una de las órbitas permitidas en el átomo de hidrógeno.
Estos niveles en un principio estaban clasificados por letras que empezaban en la "K" y terminaban en la "Q". Posteriormente los niveles electrónicos se ordenaron por números. Cada órbita tiene electrones con distintos niveles de energía obtenida que después se tiene que liberar y por esa razón el electrón va saltando de una órbita a otra hasta llegar a una que tenga el espacio y nivel adecuado, dependiendo de la energía que posea, para liberarse sin problema y de nuevo volver a su órbita de origen.
Sin embargo no explicaba el espectro de estructura fina que podría ser explicado algunos años más tarde gracias al modelo atómico de Sommerfeld. Históricamente el desarrollo del modelo atómico de Bohr junto con la dualidad onda-corpúsculo permitiría a Erwin Schrödinger descubrir la ecuación fundamental de la mecánica cuántica.
Lucía Benavente Pascual, 3ºB
El modelo atómico de Bohr o de Bohr-Rutherford es un modelo clásico del átomo, pero fue el primer modelo atómico en el que se introduce una cuantización a partir de ciertos postulados. Fue propuesto en 1913 por el físico danés Niels Bohr, para explicar cómo los electrones pueden tener órbitas estables alrededor del núcleo y por qué los átomos presentaban espectros de emisión característicos (dos problemas que eran ignorados en el modelo previo de Rutherford). Además el modelo de Bohr incorporaba ideas tomadas del efecto fotoeléctrico, explicado por Albert Einstein en 1905.
Bohr se basó en el átomo de hidrógeno para hacer el modelo que lleva su nombre. Bohr intentaba realizar un modelo atómico capaz de explicar la estabilidad de la materia y los espectros de emisión y absorción discretos que se observan en los gases. Describió el átomo de hidrógeno con un protón en el núcleo, y girando a su alrededor un electrón. El modelo atómico de Bohr partía conceptualmente del modelo atómico de Rutherford y de las incipientes ideas sobre cuantización que habían surgido unos años antes con las investigaciones de Max Planck y Albert Einstein. Debido a su simplicidad el modelo de Bohr es todavía utilizado frecuentemente como una simplificación de la estructura de la materia.
En este modelo los electrones giran en órbitas circulares alrededor del núcleo, ocupando la órbita de menor energía posible, o la órbita más cercana posible al núcleo. El electromagnetismo clásico predecía que una partícula cargada moviéndose de forma circular emitiría energía por lo que los electrones deberían colapsar sobre el núcleo en breves instantes de tiempo. Para superar este problema Bohr supuso que los electrones solamente se podían mover en órbitas específicas, cada una de las cuales caracterizada por su nivel energético. Cada órbita puede entonces identificarse mediante un número entero n que toma valores desde 1 en adelante. Este número "n" recibe el nombre de Número Cuántico Principal.
Bohr supuso además que el momento angular de cada electrón estaba cuantizado y sólo podía variar en fracciones enteras de la constante de Planck. De acuerdo al número cuántico principal calculó las distancias a las cuales se hallaba del núcleo cada una de las órbitas permitidas en el átomo de hidrógeno.
Estos niveles en un principio estaban clasificados por letras que empezaban en la "K" y terminaban en la "Q". Posteriormente los niveles electrónicos se ordenaron por números. Cada órbita tiene electrones con distintos niveles de energía obtenida que después se tiene que liberar y por esa razón el electrón va saltando de una órbita a otra hasta llegar a una que tenga el espacio y nivel adecuado, dependiendo de la energía que posea, para liberarse sin problema y de nuevo volver a su órbita de origen.
Sin embargo no explicaba el espectro de estructura fina que podría ser explicado algunos años más tarde gracias al modelo atómico de Sommerfeld. Históricamente el desarrollo del modelo atómico de Bohr junto con la dualidad onda-corpúsculo permitiría a Erwin Schrödinger descubrir la ecuación fundamental de la mecánica cuántica.
Lucía Benavente Pascual, 3ºB
una bomba de aluminio y papel de aluminio
http://www.youtube.com/watch?v=L-BrpvPlvEA
un video sobre una bomba de papel de aluminio y aguarras
por:Ivan Robleño 3ºB
un video sobre una bomba de papel de aluminio y aguarras
por:Ivan Robleño 3ºB
Modelo atómico de Rutherford (Saima).
El modelo atómico de Rutherford es un modelo atómico o teoría sobre la estructura interna del átomo propuesto por el químico y físico británico-neozelandés Ernest Rutherford para explicar los resultados de su "experimento de la lámina de oro", realizado en 1911.
El modelo de Rutherford fue el primer modelo atómico que consideró al átomo formado por dos partes: la "corteza", constituida por todos sus electrones, girando a gran velocidad alrededor de un "núcleo", muy pequeño, que concentra toda la carga eléctrica positiva y casi toda la masa del átomo.
El modelo de Rutherford fue el primer modelo atómico que consideró al átomo formado por dos partes: la "corteza", constituida por todos sus electrones, girando a gran velocidad alrededor de un "núcleo", muy pequeño, que concentra toda la carga eléctrica positiva y casi toda la masa del átomo.
Crook y la medium Florence Cook
En la década de 1870, el británico William Crookes, reconocido químico de la época, creyó que había encontrado un nuevo estado de la materia que se sumaba a los tres ya conocidos (sólido, líquido y gaseoso): la materia radiante.William Crook y la medium Florence Cook
Como muchos otros investigadores, tenía diversos intereses: creía que podía estudiar científicamente la “fuerza psíquica” que ejercían los mediums mediante experimentos. Fue uno de los más importantes investigadores de lo que se llama Espiritismo Científico. Llegó incluso a publicar un artículo en la revista Quarterly Journal of Science –de la cual fue editor–, donde clasificaba los 13 tipos de fenómenos que había observado.
En aquel entonces los científicos estaban completando la Tabla Periódica, descubriendo nuevos elementos químicos. Crookes era experto en la identificación de sustancias químicas a partir de sus espectros de emisión y había descubierto un nuevo elemento, el Talio. Entre otras cosas, generaba y estudiaba descargas eléctricas en tubos con gases a baja presión. Alrededor de 1875, Crookes mejoró los tubos de vacío inventados por Geissler. Estos tubos tenían dos placas metálicas (ánodo y cátodo) y cuando se conectaban a una fuente eléctrica mostraban zonas luminosas, diferentes según la presión del gas. Crookes consiguió alcanzar presiones aún más bajas, obteniendo descargas que se propagaban en línea recta, en forma de rayos. Cuando estos misteriosos “rayos catódicos” impactaban contra las paredes del vidrio generaban un llamativo resplandor verde pálido.
Motivado por su descubrimiento, hizo más experimentos. Haciendo girar molinillos de mica dentro de los tubos, se convenció de que estaba observando materia, pero en un nuevo estado, que llamó radiante. Pensaba que en el alto vacío del tubo, el gas llegaba a un inconcebible estado de división, y sus átomos eran rechazados por el cátodo, generando los rayos. Además, los rayos podían producir también efectos térmicos y ser desviados por campos magnéticos, sugiriendo de que se trataba de partículas eléctricamente cargadas emitidas por el cátodo.
Controversia
Otros investigadores se sumaron al estudio del nuevo fenómeno y pronto se generó un debate. El físico alemán Lenard era el principal opositor a la hipótesis de Crookes. Había observado que los rayos catódicos podían atravesar láminas metálicas delgadas sin ser desviados de su trayectoria recta. Sostenía entonces que no podía tratarse de part?culas sino de “perturbaciones ondulatorias del éter” (actualmente, ondas electromagnéticas).
Muchos ingleses se sumaron al bando de Crookes; entre otros Thomson y FitzGerald. Pero los alemanes, entre quienes se encontraban Hertz y Goldstein, se alineaban detrás de Lenard. No es la materia que viaja –decían- es el éter que vibra.
Por otra parte, la crítica a sus investigaciones “del otro mundo” fue unánime. En 1907 recibió el Premio Nobel de Química.
Consecuencias de los experimentos de Crookes
Rayos X
Wilhem Röntgen en su laboratorioEn 1895 Wilhem Röntgen se entusiasmó con la fluorescencia observada por Crookes. Se preguntaba si los rayos catódicos atravesaban el vidrio de los tubos, y para comprobarlo, cubrió con cartón uno de los mismos. No observó ningún resplandor, pero sí vio luminiscencia en una pantalla de platinocianuro de bario que tenía en su laboratorio. Durante las siguientes semanas, repitió el experimento interponiendo diferentes materiales entre la pantalla y el tubo, notando que sólo el plomo podía impedir la luminiscencia.
La conclusión era inevitable: el tubo emitía algún tipo de radiación, invisible pero penetrante en la materia. Cuando intentó en fotografiar este fenómeno encontró otra sorpresa: las placas fotográficas que tenía estaban veladas. Para comprobar el alcance de la radiación en la emulsión, colocó el tubo y la placa fotográfica en distintas habitaciones, obteniendo una imagen de la puerta que las separaba.
Obtuvo también imágenes del paso de la radiación a través del cuerpo humano. La primera radiografía fue una imagen de la mano de su esposa Bertha luego de una exposición de 15 minutos. Röntgen se convirtió en el científico del momento. Había descubierto los rayos X. Posteriormente a su conferencia de 1896 cosechó múltiples reconocimientos y en 1901 recibió el Nobel de Física. A pesar de las posibles aplicaciones, Röntgen se negó a comercializar o patentar su descubrimiento, argumentando que el beneficio pertenecía a la Humanidad.
Radiactividad
Motivado por las investigaciones de Crookes y Röntgen, Henri Becquerel, en 1896, retomó el estudio iniciado por su padre sobre minerales fluorescentes. Como en los tubos de Crookes la emisión de rayos X estaba acompañada de la fluorescencia, Becquerel se preguntó si sus materiales luminosos emitirían también rayos X.Henri Bequerel juento a Pierre y Marie Curie
Comenzó a experimentar: exponía una muestra de sal de uranio al sol y luego la depositaba sobre una placa fotográfica cubierta por un grueso envoltorio. Observaba que la placa se velaba. Un día nublado alteró su rutina: sin previa exposición colocó la muestra sobre la placa, y la guardó a la espera de días soleados. Poco después, con un presentimiento, reveló la placa y encontró la veladura provocada por la muestra, notando que la radiación se emitía sin necesidad de la exposición a la luz. Becquerel había descubierto la propiedad de ciertas sustancias de emitir por sí mismas radiación penetrante, posteriormente nombrada radiactividad por Mme. Curie. Cuando Becquerel (y el resto de la comunidad) observó que no podía obtener imágenes de huesos como ocurría con los rayos X, se desinteresó del asunto. Más tarde, propuso a la joven estudiante Marie Curie que continuara la investigación. Junto al matrimonio Curie, Becquerel recibió el Premio Nobel de Física en 1903.
Descubrimiento del electrón
Joseph Thomson en su laboratorioEn la prolongada controversia onda-partícula, Joseph J. Thomson dio la respuesta definitiva, al menos hasta el advenimiento de la Mecánica Cuántica. Diseñó un dispositivo para hacer pasar los rayos por un campo magnético o eléctrico, desviando sus trayectorias. Aplicando un campo electromagnético, y mediante argumentos teóricos, pudo determinar tanto la velocidad de las partículas como el cociente entre su carga eléctrica y su masa.Mano humana: una de las primeras imágenes de radiografías obtenidas en Argentina (Instituto de Física La Plata)
En aquel tiempo, las únicas partículas cargadas negativamente que se conocían eran los iones negativos de los átomos. Pero las partículas de los rayos catódicos no podían identificarse con tales iones, pues para ser desviadas tan marcadamente, debían de poseer una carga eléctrica inimaginablemente elevada, o bien tratarse de partículas muy ligeras, mil veces más livianas que el átomo más ligero.
Esta última interpretación encajaba mejor, y por otra parte, los físicos habían intuido ya que la corriente eléctrica era transportada por partículas cargadas. Los rayos catódicos fueron entonces identificados como las trayectorias de partículas subatómicas, que además eran las unidades elementales de la electricidad, dándoseles el nombre de electrones.
Aunque algunos grandes científicos de la época, como Lord Kelvin, menospreciaron el hallazgo, en 1906 Thomson recibió el Nobel de Física.
Como muchos otros investigadores, tenía diversos intereses: creía que podía estudiar científicamente la “fuerza psíquica” que ejercían los mediums mediante experimentos. Fue uno de los más importantes investigadores de lo que se llama Espiritismo Científico. Llegó incluso a publicar un artículo en la revista Quarterly Journal of Science –de la cual fue editor–, donde clasificaba los 13 tipos de fenómenos que había observado.
En aquel entonces los científicos estaban completando la Tabla Periódica, descubriendo nuevos elementos químicos. Crookes era experto en la identificación de sustancias químicas a partir de sus espectros de emisión y había descubierto un nuevo elemento, el Talio. Entre otras cosas, generaba y estudiaba descargas eléctricas en tubos con gases a baja presión. Alrededor de 1875, Crookes mejoró los tubos de vacío inventados por Geissler. Estos tubos tenían dos placas metálicas (ánodo y cátodo) y cuando se conectaban a una fuente eléctrica mostraban zonas luminosas, diferentes según la presión del gas. Crookes consiguió alcanzar presiones aún más bajas, obteniendo descargas que se propagaban en línea recta, en forma de rayos. Cuando estos misteriosos “rayos catódicos” impactaban contra las paredes del vidrio generaban un llamativo resplandor verde pálido.
Motivado por su descubrimiento, hizo más experimentos. Haciendo girar molinillos de mica dentro de los tubos, se convenció de que estaba observando materia, pero en un nuevo estado, que llamó radiante. Pensaba que en el alto vacío del tubo, el gas llegaba a un inconcebible estado de división, y sus átomos eran rechazados por el cátodo, generando los rayos. Además, los rayos podían producir también efectos térmicos y ser desviados por campos magnéticos, sugiriendo de que se trataba de partículas eléctricamente cargadas emitidas por el cátodo.
Controversia
Otros investigadores se sumaron al estudio del nuevo fenómeno y pronto se generó un debate. El físico alemán Lenard era el principal opositor a la hipótesis de Crookes. Había observado que los rayos catódicos podían atravesar láminas metálicas delgadas sin ser desviados de su trayectoria recta. Sostenía entonces que no podía tratarse de part?culas sino de “perturbaciones ondulatorias del éter” (actualmente, ondas electromagnéticas).
Muchos ingleses se sumaron al bando de Crookes; entre otros Thomson y FitzGerald. Pero los alemanes, entre quienes se encontraban Hertz y Goldstein, se alineaban detrás de Lenard. No es la materia que viaja –decían- es el éter que vibra.
Por otra parte, la crítica a sus investigaciones “del otro mundo” fue unánime. En 1907 recibió el Premio Nobel de Química.
Consecuencias de los experimentos de Crookes
Rayos X
Wilhem Röntgen en su laboratorioEn 1895 Wilhem Röntgen se entusiasmó con la fluorescencia observada por Crookes. Se preguntaba si los rayos catódicos atravesaban el vidrio de los tubos, y para comprobarlo, cubrió con cartón uno de los mismos. No observó ningún resplandor, pero sí vio luminiscencia en una pantalla de platinocianuro de bario que tenía en su laboratorio. Durante las siguientes semanas, repitió el experimento interponiendo diferentes materiales entre la pantalla y el tubo, notando que sólo el plomo podía impedir la luminiscencia.
La conclusión era inevitable: el tubo emitía algún tipo de radiación, invisible pero penetrante en la materia. Cuando intentó en fotografiar este fenómeno encontró otra sorpresa: las placas fotográficas que tenía estaban veladas. Para comprobar el alcance de la radiación en la emulsión, colocó el tubo y la placa fotográfica en distintas habitaciones, obteniendo una imagen de la puerta que las separaba.
Obtuvo también imágenes del paso de la radiación a través del cuerpo humano. La primera radiografía fue una imagen de la mano de su esposa Bertha luego de una exposición de 15 minutos. Röntgen se convirtió en el científico del momento. Había descubierto los rayos X. Posteriormente a su conferencia de 1896 cosechó múltiples reconocimientos y en 1901 recibió el Nobel de Física. A pesar de las posibles aplicaciones, Röntgen se negó a comercializar o patentar su descubrimiento, argumentando que el beneficio pertenecía a la Humanidad.
Radiactividad
Motivado por las investigaciones de Crookes y Röntgen, Henri Becquerel, en 1896, retomó el estudio iniciado por su padre sobre minerales fluorescentes. Como en los tubos de Crookes la emisión de rayos X estaba acompañada de la fluorescencia, Becquerel se preguntó si sus materiales luminosos emitirían también rayos X.Henri Bequerel juento a Pierre y Marie Curie
Comenzó a experimentar: exponía una muestra de sal de uranio al sol y luego la depositaba sobre una placa fotográfica cubierta por un grueso envoltorio. Observaba que la placa se velaba. Un día nublado alteró su rutina: sin previa exposición colocó la muestra sobre la placa, y la guardó a la espera de días soleados. Poco después, con un presentimiento, reveló la placa y encontró la veladura provocada por la muestra, notando que la radiación se emitía sin necesidad de la exposición a la luz. Becquerel había descubierto la propiedad de ciertas sustancias de emitir por sí mismas radiación penetrante, posteriormente nombrada radiactividad por Mme. Curie. Cuando Becquerel (y el resto de la comunidad) observó que no podía obtener imágenes de huesos como ocurría con los rayos X, se desinteresó del asunto. Más tarde, propuso a la joven estudiante Marie Curie que continuara la investigación. Junto al matrimonio Curie, Becquerel recibió el Premio Nobel de Física en 1903.
Descubrimiento del electrón
Joseph Thomson en su laboratorioEn la prolongada controversia onda-partícula, Joseph J. Thomson dio la respuesta definitiva, al menos hasta el advenimiento de la Mecánica Cuántica. Diseñó un dispositivo para hacer pasar los rayos por un campo magnético o eléctrico, desviando sus trayectorias. Aplicando un campo electromagnético, y mediante argumentos teóricos, pudo determinar tanto la velocidad de las partículas como el cociente entre su carga eléctrica y su masa.Mano humana: una de las primeras imágenes de radiografías obtenidas en Argentina (Instituto de Física La Plata)
En aquel tiempo, las únicas partículas cargadas negativamente que se conocían eran los iones negativos de los átomos. Pero las partículas de los rayos catódicos no podían identificarse con tales iones, pues para ser desviadas tan marcadamente, debían de poseer una carga eléctrica inimaginablemente elevada, o bien tratarse de partículas muy ligeras, mil veces más livianas que el átomo más ligero.
Esta última interpretación encajaba mejor, y por otra parte, los físicos habían intuido ya que la corriente eléctrica era transportada por partículas cargadas. Los rayos catódicos fueron entonces identificados como las trayectorias de partículas subatómicas, que además eran las unidades elementales de la electricidad, dándoseles el nombre de electrones.
Aunque algunos grandes científicos de la época, como Lord Kelvin, menospreciaron el hallazgo, en 1906 Thomson recibió el Nobel de Física.
premio nobel de fisica 2011
estadounidenses Saul Perlmutter, Brian P. Schmidt y Adam G. Riess han sido galardonados con el Premio Nobel de Física por sus estudios sobre el descubrimiento de la expansión acelerada del universo a través de la observación de supernovas lejanas.
Las observaciones llevadas a cabo de un grupo de supernovas y el análisis de la luz emitida por ellas, les permitió demostrar que el universo crece de forma acelerada y no cada vez más despacio, como se creía.
Los investigadores estudiaron 50 supernovas cuya luminosidad era más débil de la esperada según los modelos teóricos, y por alguna razón parecía que estaban más lejos de lo esperado. La explicación más razonable era que la expansión del universo se estaba acelerando.
No hace mucho se creía que la gravedad podría frenar la expansión del universo, y se especulaba si su final sería una contracción final (Big Crunch), una expansión contínua pero cada vez más lenta. Hoy se sabe que el universo se expande, pero cada vez más rápido debido probablemente a una fuerza repulsiva, opuesta a la gravedad, producida por la llamada “energía oscura”.
En sus ecuaciones, Einstein proponía la existencia de una fuerza antigravitacional que contrarrestara la fuerza gravitacional de la materia y entonces mantuviera el equilibrio. Esa fuerza antigravitacional hoy en día es conocida como energía oscura y representa uno de los grandes enigmas de la física actual.
La energía oscura conforma ahora una gran parte del Universo, más del 70 por ciento. La expansión del Universo comenzó con el Big Bang hace 14 mil millones de años, y fue constante durante algunos miles de millones de años. Pero a medida que la materia se diluyó por la expansión, la energía negra se volvió dominante, y la expansión se comenzó a acelerar.
¿Hasta cuándo? ¿Y qué es la energía oscura?
Nadie lo sabe. Son preguntas cuyas respuestas conducirán a nuevos premios Nobel, con seguridad.
Las observaciones llevadas a cabo de un grupo de supernovas y el análisis de la luz emitida por ellas, les permitió demostrar que el universo crece de forma acelerada y no cada vez más despacio, como se creía.
Los investigadores estudiaron 50 supernovas cuya luminosidad era más débil de la esperada según los modelos teóricos, y por alguna razón parecía que estaban más lejos de lo esperado. La explicación más razonable era que la expansión del universo se estaba acelerando.
No hace mucho se creía que la gravedad podría frenar la expansión del universo, y se especulaba si su final sería una contracción final (Big Crunch), una expansión contínua pero cada vez más lenta. Hoy se sabe que el universo se expande, pero cada vez más rápido debido probablemente a una fuerza repulsiva, opuesta a la gravedad, producida por la llamada “energía oscura”.
En sus ecuaciones, Einstein proponía la existencia de una fuerza antigravitacional que contrarrestara la fuerza gravitacional de la materia y entonces mantuviera el equilibrio. Esa fuerza antigravitacional hoy en día es conocida como energía oscura y representa uno de los grandes enigmas de la física actual.
La energía oscura conforma ahora una gran parte del Universo, más del 70 por ciento. La expansión del Universo comenzó con el Big Bang hace 14 mil millones de años, y fue constante durante algunos miles de millones de años. Pero a medida que la materia se diluyó por la expansión, la energía negra se volvió dominante, y la expansión se comenzó a acelerar.
¿Hasta cuándo? ¿Y qué es la energía oscura?
Nadie lo sabe. Son preguntas cuyas respuestas conducirán a nuevos premios Nobel, con seguridad.
Teoría Atómica de Dalton
1.-Biografía
Jonh Dalton (1766-1844), químico y físico británico, trabajó con eficacia para conseguir la unión entre el concepto de elemento químico y las hipótesis atómicas antiguas, que servio para desarrollar la teoría atómica en la que se basa la ciencia física moderna. Nació el 6 de septiembre de 1766, en Eaglesfield, (Cumbria). Educado en una escuela cuáquera de su ciudad natal, fue un auténtico autodidacta. Tuvo que mantenerse humildemente como maestro desde los 12 años. En 1781 se trasladó a Kendal, donde dirigió una escuela con su primo y su hermano mayor. Se fue a Manchester en 1793 y allí pasó el resto de su vida como profesor, primero en el New College y más tarde como tutor privado.
En 1787 Dalton comenzó una serie de estudios meteorológicos que continuó durante 57 años, acumulando unas 200.000 observaciones y medidas sobre el clima en el área de Manchester. El interés de Dalton por la meteorología le llevó a estudiar un gran número de fenómenos así como los instrumentos necesarios para medirlos. Fue el primero en probar la teoría de que la lluvia se produce por una disminución de la temperatura, y no por un cambio de presión atmosférica.
Sin embargo, a la primera obra de Dalton, Observaciones y ensayos meteorológicos (1793), se le prestó muy poca atención. En 1794 presentó en la Sociedad Filosófica y Literaria de Manchester un ensayo sobre el daltonismo, un defecto que él mismo padecía; el ensayo fue la primera descripción de este fenómeno, denominado así por el propio Dalton.
Su contribución más importante a la ciencia fue su teoría de que la materia está compuesta por átomos de diferentes masas que se combinan en proporciones sencillas para formar compuestos. Esta teoría, que Dalton formuló por primera vez en 1803, es la piedra angular de la ciencia física moderna. En 1808 se publicó su obra Nuevo sistema de filosofía química, (obra que se publico en dos partes, la primera en 1.808 y la segunda en 1.810) que incluía las masas atómicas de varios elementos conocidos en relación con la masa del hidrógeno. Sus masas no eran totalmente precisas pero constituyen la base de la clasificación periódica moderna de los elementos. Dalton llegó a su teoría atómica a través del estudio de las propiedades físicas del aire atmosférico y de otros gases. En el curso de la investigación descubrió la ley conocida como =ley de Dalton de las presiones parciales=, según la cual, la presión ejercida por una mezcla de gases es igual a la suma de la presiones parciales que ejercería cada uno de los gases si él solo ocupara el volumen total de la mezcla.
Dalton poseía una fuerte iniciativa y rica imaginación, particularmente para los modelos mecánicos e imágenes mentales, pero lo más notable era su extraordinaria intuición física que le llevó a importantes conclusiones, a pesar de ser solamente Aun experimentador tosco@, como le llamó su contemporáneo Humphry Davy.
Dalton fue elegido miembro de la Sociedad Real de Londres en 1822 y cuatro años más tarde se le concedió la medalla de oro de esta sociedad. En 1830 Dalton se convirtió en uno de los ocho socios extranjeros de la Academia de Ciencias Francesa. Murió el 27 de julio de 1844 en Manchester.
2. Modelo de Dalton para los gases
Como Kepler y Newton, a quienes se semejaba en muchos aspectos, Dalton trabajó sobre gran variedad de temas; pero el principal trabajo de Dalton surgió de su interés por la estructura física de los gases. Decía que, debido a su interés por la meteorología, se admiraba de cómo la atmósfera terrestre, siendo una mezcla de gases de densidades muy diferentes (principalmente nitrógeno, oxígeno y vapor de agua), presentaba, sin embargo, una homogeneidad tan grande. Encontró que las muestras de aire, tomadas a diversas alturas, tenían la misma proporción de estos componentes, cuando podía esperarse que el nitrógeno, por ser menos denso que el oxígeno, se mantendría *flotando+ sobre este último, como ocurre con el aceite sobre el agua. (Afortunadamente, quizás, para el avance de la teoría atómica, no era entonces posible tomar muestras de aire en regiones superiores a varios kilómetros sobre la superficie de la Tierra; existe una diferencia notable de composición a alturas superiores.)
Rumford habría dado una solución a este problema, pues al discutir el caso análogo de mezclas de líquidos distintos, decía que las partículas individuales *por su movimiento peculiar y continuo+ (agitación térmica) pueden difundirse unas en otras, dando lugar a una mezcla homogénea. Dalton no podía admitir tal solución, pues había adoptado el modelo estático para los gases y no el cinético (erróneamente), convencido de que el gran Newton habla probado la validez de la teoría estática en el breve pasaje de sus Principia.
Dalton escribió en una ocasión: *Newton ha demostrado a partir de los fenómenos de condensación y enrarecimiento que los fluidos elásticos están constituidos por partículas que se repelen entre sí por fuerzas que crecen a medida que la distancia entre sus centros disminuye; en otras palabras, las fuerzas están en razón inversa con las distancias. Esta deducción será válida en tanto las leyes de los fluidos elásticos persistan en su forma actual.>>
Dalton se vio obligado de manera natural a rechazar el punto de vista cinético del calor, junto con el punto de vista cinético de los gases y a adoptar la teoría del calórico que constituía entonces aún el esquema conceptual general para los fenómenos caloríficos. La única solución satisfactoria al problema de la homogeneidad de las mezclas gaseosas basada en un modelo estático era, para Dalton, el siguiente conjunto de hipótesis y deducciones, algunas de ellas tomadas de la labor de sus predecesores:
a) Cada partícula de gas está rodeada por una atmósfera de calórico. Como Dalton decía en su obra principal, *una vasija llena de un fluido elástico puro, puede imaginarse como si estuviera llena de perdigones. Los glóbulos son todos de las mismas dimensiones, pero las partículas de fluido difieren de las de los perdigones en que están constituidas de un átomo central, muy pequeño, de materia sólida, rodeado por una atmósfera de calor de mayor densidad cerca del átomo y que va disminuyendo según cierta potencia de la distancia+. (A New System of Chemical Philosophy.)
b) Las partículas están esencialmente en reposo y sus capas de calórico en contacto. En la parte superior de la fig. 2º, tomada del libro de notas de Dalton, se observa el caso de dos átomos de gas próximos. Para Dalton, el único modo de que un cuerpo ejerciera una fuerza sobre otro era estando en contacto directo; la noción de acción a distancia le era tan poco convincente como para la mayoría de los contemporáneos de Newton.
c) El diámetro total de cada partícula, teniendo en cuenta la capa o atmósfera de calórico, difiere de una sustancia a otra.
* ... lo siguiente puede adoptarse como un postulado, a menos que aparezca alguna razón en sentido contrario; a saber: cada especie de fluido elástico puro tiene sus partículas globulares del mismo tamaño; dos especies no concuerdan en el tamaño de sus partículas a igual presión y temperatura.+
Este punto resultó ser crucialmente importante en desarrollos posteriores. Dalton pensaba haber deducido este postulado sin ambigüedades a partir de evidencias experimentales del siguiente tipo: Uno de los productos formados cuando el oxígeno y el nitrógeno se combinan es el óxido nítrico, o como Dalton decía, *el gas nitroso+. Sobre otras bases, Dalton había decidido que en este gas un átomo de nitrógeno se combina siempre con un átomo de oxígeno. Sin embargo, en sus propios experimentos parecía que la razón de volúmenes de gas oxígeno a gas nitrógeno, necesaria para la reacción, no era 1:1 (que indicarla volúmenes iguales para ambos tipos de átomos), sino más aproximadamente 0,8 : 1, indicando que los átomos de nitrógeno eran algo mayores que los átomos de oxígeno. (En realidad, los resultados experimentales son confusos, ya que, simultáneamente, pueden producirse diferentes compuestos de nitrógeno y oxígeno.)
La misma serie de experimentos parecía dar a Dalton otra confirmación de su *postulado+, El gas nitroso así formado poseía doble volumen que cualquiera de los elementos componentes. En términos de un gas cuyas partículas se tocan, esto parecía indicar claramente que las partículas o átomos (compuestos) del gas nitroso poseían un volumen doble al de las partículas de oxígeno o nitrógeno.
Los experimentos realizados sobre vapor de agua parecen soportar el mismo tipo de conclusión: *Cuando se mezclan dos porciones de hidrógeno y una de oxígeno y se queman con una chispa eléctrica, el conjunto se convierte en vapor y, si la presión es grande, este vapor pasa a ser agua. Lo más probable es que exista el mismo número de partículas en dos porciones de hidrógeno que en una de oxígeno ... +, es decir, los átomos de hidrógeno son dos veces mayores que los de oxígeno.
d) Volviendo al problema inicial Dalton, basándose en especulaciones cualitativas, sacaba la conclusión de que no podía haber estratificación del aire en sus distintos elementos porque las partículas contiguas de diversos tamaños tenderían a repelerse hasta que se alcanzara la estabilidad en una mezcla homogénea.
e) Por tanto -razonaba-, los constituyentes de la atmósfera deben mezclarse entre sí en el desequilibrio durante su encuentro original y, a partir de entonces, permanecen homogéneos.
Esta imagen sugestiva de la atmósfera impulsó a Dalton a considerar a continuación el número de átomos y sus pesos relativos, particularmente *de todos los principios químicos elementales que entran en cualquier tipo de combinación+. Pero antes de considerar los resultados enormemente fructíferos que se reportaron de esta decisión, pasaremos revista al hecho sorprendente de que cada uno de los puntos a) a e) anteriores está equivocado desde el punto de vista actual e, incluso, en función de su consistencia interna-, además de la propia premisa, la prueba supuesta de Newton del modelo estático, está la falsa interpretación de Dalton.
Existe una sutil ilustración de la posición que hemos considerado en la parte D, a saber: que la ciencia no ha de considerarse como un resultado inevitablemente fructífero que se obtiene al seguir paso a paso un método claro. Por otra parte, tampoco puede concluirse que la ciencia avanza "dando palos de ciego" de error en error, realizando descubrimientos sólo por casualidad o por suerte, ni tampoco quesea un conjunto de subproductos de una cantidad prodigiosa de trabajos en gran manera infructuosos realizados en múltiples lugares y a lo largo de los siglos.
3. Propiedades del átomo químico de Dalton
Volvamos al crecimiento de la teoría atómica de la química. El tratado de Dalton, Nuevo sistema de filosofía química, se publicó en dos partes, en 1808 y en 1810. Extractaremos de esta obra y de algunos de sus escritos los principales principios que reflejan las ideas fundamentales de su esquema conceptual.
a) La materia consta de átomos indivisibles.
*La materia, aunque divisible en un grado extremo, no es, sin embargo, infinitamente divisible. Esto es, debe haber un punto, más allá del cual no podemos ir en la división de la materia. La existencia de estas últimas partículas de la materia no puede apenas ponerse en duda, aunque probablemente sean tan sumamente pequeñas que no puedan apreciarse ni aun con dispositivos microscópicos. Yo he elegido la palabra átomo para representar estas últimas partículas ... +
b) Los átomos son invariables. Los átomos de los diferentes elementos *nunca pueden transformarse los unos en los otros por ninguna potencia que podamos controlar+, tal como el fallo de la alquimia había manifestado claramente. Ensayos continuos habían demostrado que la transmutación de elementos era imposible obtenido de un modo semejante a la deducción de un postulado de impotencia la ley de conservación de la energía a partir del fracaso de la obtención del móvil perpetuo.
c) Los compuestos están formados por moléculas. Los compuestos químicos están formados por la combinación de átomos de dos o más elementos en *átomos compuestos+, o moléculas que es como ahora llamamos a las partículas más pequeñas de un compuesto.
*A la última partícula de ácido carbónico le llamaré átomo compuesto. Ahora bien, aunque este átomo pueda dividirse, cesará entonces de ser ácido carbónico, resolviéndose, por división, en carbón y oxígeno. Por ello, considero que no hay inconsistencia al hablar de átomos compuestos y que mi significado no puede quedar confuso.+
Aunque estamos tentados a pensar en las partículas de los compuestos o moléculas, formadas por dos o más átomos, y las ideas de Dalton (como veremos en seguida) conducen a la misma impresión, él no tuvo esta concepción. En su lugar, pensaba que el átomo compuesto era esencialmente redondo o *globular% de modo que los centros de los átomos que se combinaban estaban *retenidos en contacto físico por una fuerte afinidad y se suponían rodeados por una atmósfera común de calor+.
En el ejemplo concreto de la formación de agua decía que *debería suponerse que cada partícula de hidrógeno se adhiere a una partícula de oxígeno y las dos partículas así unidas forman una, de la cual emana la energía repulsiva (por una redistribución del calórico combinado); as!, el nuevo fluido elástico puede perfectamente obedecer la ley de Newton ... +.
d) Todos los átomos o moléculas de una sustancio pura son idénticos.
*Las últimas partículas de todos los cuerpos homogéneos son perfectamente semejantes en peso, figura, etc. En otras palabras, todas las partículas de hidrógeno son iguales entre si ... +
Aquí Dalton simplificaba más que los primitivos atomistas, que consideraban átomos de diferentes dimensiones, en un mismo elemento, del mismo modo, que dos guijarros de la misma materia pueden tener diferentes dimensiones y forma.
e) En las reacciones químicas, los átomos ni se crean ni se destruyen, solamente cambia su distribución.
*El análisis químico y la síntesis no pueden ir más allá de la separación de las partículas unas de otras, ni de su reunión. Ninguna nueva creación o destrucción de la materia está dentro del alcance de los agentes químicos. Podríamos intentar introducir un nuevo planeta en el sistema solar o aniquilar uno ya existente, lo mismo que crear o destruir una partícula de hidrógeno. Todos los cambios que podemos producir consisten en la separación de partículas que están en estado de cohesión o combinación y en la unión de aquellas que previamente estaban distanciadas.+
Aquí encontramos, por fin, una imagen física sorprendentemente simple para explicar la ley de conservación de la masa que Lavoisier había postulado y demostrado experimentalmente años atrás.
4. Símbolos de Dalton para la representación de los átomos
Hemos descrito un pasaje en el cual se representa, gráficamente, la combinación de hidrógeno y oxígeno dando vapor de agua. Para éste y otros casos inventó Dalton representaciones gráficas simples pero ingeniosas. Los alquimistas habían representado las distintas sustancias por diferentes símbolos, pero en las gráficas de Dalton se representaban los átomos individuales. Sin embargo, algunos de los primeros veinte símbolos no representan los átomos de los elementos, sino moléculas de los compuestos, tal como Dalton las entendía. Por ejemplo, los símbolos 9 y 10 que corresponden a la sosa y a la potasa eran conocidos por Dalton a través de un trabajo de Davy del mismo año (1808) como *óxidos metálicos+ (realmente hidróxidos metálicos).
Como haremos cierto uso de estos símbolos históricos, destacaremos los correspondientes a los compuestos. Por ejemplo, el 21 representa una molécula de agua que Dalton consideraba era un compuesto binario constituido por un átomo de hidrógeno y uno de oxígeno; el número 22 representa una molécula de amoniaco, cuyos átomos constituyentes son: *uno de azoe (nombre dado entonces al nitrógeno) y uno de hidrógeno+; el 23 representa un átomo de gas nitroso (ahora llamado óxido nítrico), compuesto de un átomo de azoe y otro de oxígeno; el 24 era el símbolo de Dalton para lo que ahora llamamos metano; y el 25 el monóxido de carbono, entonces llamado *óxido carbónico+. Entre los compuestos ternarios (que tienen tres átomos por molécula), figura el 26, óxido nitroso, aún llamado así, aun que es más familiar el nombre de *gas hilarante+; el 27 es un átomo compuesto de *ácido nítrico+, más tarde denominado molécula de dióxido de nitrógeno; el 28 es el *ácido carbónico+, llamado ahora dióxido de carbono. De la misma manera, Dalton representaba otros compuestos que sabia contenían más de tres átomos elementales, los cuaternarios, quinquenarios, etc.
En la actualidad, utilizaremos otros símbolos que son los que introdujo en 1819 el químico sueco Berzelius. Para representar la sustancia se utilizan letras. Hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, carbono y cloro se representan, respectivamente, por H, 0, N, C, y Cl (la lista completa de todos los elementos puede verse en cualquier apendice de un libro de química básica) y los compuestos se representan uniendo los símbolos respectivos de los elementos. Por ejemplo, el ácido clorhídrico se representa por HCl y el dióxido de carbono por C02.
Víctor Fúnez Rodríguez, 3ºB
Jonh Dalton (1766-1844), químico y físico británico, trabajó con eficacia para conseguir la unión entre el concepto de elemento químico y las hipótesis atómicas antiguas, que servio para desarrollar la teoría atómica en la que se basa la ciencia física moderna. Nació el 6 de septiembre de 1766, en Eaglesfield, (Cumbria). Educado en una escuela cuáquera de su ciudad natal, fue un auténtico autodidacta. Tuvo que mantenerse humildemente como maestro desde los 12 años. En 1781 se trasladó a Kendal, donde dirigió una escuela con su primo y su hermano mayor. Se fue a Manchester en 1793 y allí pasó el resto de su vida como profesor, primero en el New College y más tarde como tutor privado.
En 1787 Dalton comenzó una serie de estudios meteorológicos que continuó durante 57 años, acumulando unas 200.000 observaciones y medidas sobre el clima en el área de Manchester. El interés de Dalton por la meteorología le llevó a estudiar un gran número de fenómenos así como los instrumentos necesarios para medirlos. Fue el primero en probar la teoría de que la lluvia se produce por una disminución de la temperatura, y no por un cambio de presión atmosférica.
Sin embargo, a la primera obra de Dalton, Observaciones y ensayos meteorológicos (1793), se le prestó muy poca atención. En 1794 presentó en la Sociedad Filosófica y Literaria de Manchester un ensayo sobre el daltonismo, un defecto que él mismo padecía; el ensayo fue la primera descripción de este fenómeno, denominado así por el propio Dalton.
Su contribución más importante a la ciencia fue su teoría de que la materia está compuesta por átomos de diferentes masas que se combinan en proporciones sencillas para formar compuestos. Esta teoría, que Dalton formuló por primera vez en 1803, es la piedra angular de la ciencia física moderna. En 1808 se publicó su obra Nuevo sistema de filosofía química, (obra que se publico en dos partes, la primera en 1.808 y la segunda en 1.810) que incluía las masas atómicas de varios elementos conocidos en relación con la masa del hidrógeno. Sus masas no eran totalmente precisas pero constituyen la base de la clasificación periódica moderna de los elementos. Dalton llegó a su teoría atómica a través del estudio de las propiedades físicas del aire atmosférico y de otros gases. En el curso de la investigación descubrió la ley conocida como =ley de Dalton de las presiones parciales=, según la cual, la presión ejercida por una mezcla de gases es igual a la suma de la presiones parciales que ejercería cada uno de los gases si él solo ocupara el volumen total de la mezcla.
Dalton poseía una fuerte iniciativa y rica imaginación, particularmente para los modelos mecánicos e imágenes mentales, pero lo más notable era su extraordinaria intuición física que le llevó a importantes conclusiones, a pesar de ser solamente Aun experimentador tosco@, como le llamó su contemporáneo Humphry Davy.
Dalton fue elegido miembro de la Sociedad Real de Londres en 1822 y cuatro años más tarde se le concedió la medalla de oro de esta sociedad. En 1830 Dalton se convirtió en uno de los ocho socios extranjeros de la Academia de Ciencias Francesa. Murió el 27 de julio de 1844 en Manchester.
2. Modelo de Dalton para los gases
Como Kepler y Newton, a quienes se semejaba en muchos aspectos, Dalton trabajó sobre gran variedad de temas; pero el principal trabajo de Dalton surgió de su interés por la estructura física de los gases. Decía que, debido a su interés por la meteorología, se admiraba de cómo la atmósfera terrestre, siendo una mezcla de gases de densidades muy diferentes (principalmente nitrógeno, oxígeno y vapor de agua), presentaba, sin embargo, una homogeneidad tan grande. Encontró que las muestras de aire, tomadas a diversas alturas, tenían la misma proporción de estos componentes, cuando podía esperarse que el nitrógeno, por ser menos denso que el oxígeno, se mantendría *flotando+ sobre este último, como ocurre con el aceite sobre el agua. (Afortunadamente, quizás, para el avance de la teoría atómica, no era entonces posible tomar muestras de aire en regiones superiores a varios kilómetros sobre la superficie de la Tierra; existe una diferencia notable de composición a alturas superiores.)
Rumford habría dado una solución a este problema, pues al discutir el caso análogo de mezclas de líquidos distintos, decía que las partículas individuales *por su movimiento peculiar y continuo+ (agitación térmica) pueden difundirse unas en otras, dando lugar a una mezcla homogénea. Dalton no podía admitir tal solución, pues había adoptado el modelo estático para los gases y no el cinético (erróneamente), convencido de que el gran Newton habla probado la validez de la teoría estática en el breve pasaje de sus Principia.
Dalton escribió en una ocasión: *Newton ha demostrado a partir de los fenómenos de condensación y enrarecimiento que los fluidos elásticos están constituidos por partículas que se repelen entre sí por fuerzas que crecen a medida que la distancia entre sus centros disminuye; en otras palabras, las fuerzas están en razón inversa con las distancias. Esta deducción será válida en tanto las leyes de los fluidos elásticos persistan en su forma actual.>>
Dalton se vio obligado de manera natural a rechazar el punto de vista cinético del calor, junto con el punto de vista cinético de los gases y a adoptar la teoría del calórico que constituía entonces aún el esquema conceptual general para los fenómenos caloríficos. La única solución satisfactoria al problema de la homogeneidad de las mezclas gaseosas basada en un modelo estático era, para Dalton, el siguiente conjunto de hipótesis y deducciones, algunas de ellas tomadas de la labor de sus predecesores:
a) Cada partícula de gas está rodeada por una atmósfera de calórico. Como Dalton decía en su obra principal, *una vasija llena de un fluido elástico puro, puede imaginarse como si estuviera llena de perdigones. Los glóbulos son todos de las mismas dimensiones, pero las partículas de fluido difieren de las de los perdigones en que están constituidas de un átomo central, muy pequeño, de materia sólida, rodeado por una atmósfera de calor de mayor densidad cerca del átomo y que va disminuyendo según cierta potencia de la distancia+. (A New System of Chemical Philosophy.)
b) Las partículas están esencialmente en reposo y sus capas de calórico en contacto. En la parte superior de la fig. 2º, tomada del libro de notas de Dalton, se observa el caso de dos átomos de gas próximos. Para Dalton, el único modo de que un cuerpo ejerciera una fuerza sobre otro era estando en contacto directo; la noción de acción a distancia le era tan poco convincente como para la mayoría de los contemporáneos de Newton.
c) El diámetro total de cada partícula, teniendo en cuenta la capa o atmósfera de calórico, difiere de una sustancia a otra.
* ... lo siguiente puede adoptarse como un postulado, a menos que aparezca alguna razón en sentido contrario; a saber: cada especie de fluido elástico puro tiene sus partículas globulares del mismo tamaño; dos especies no concuerdan en el tamaño de sus partículas a igual presión y temperatura.+
Este punto resultó ser crucialmente importante en desarrollos posteriores. Dalton pensaba haber deducido este postulado sin ambigüedades a partir de evidencias experimentales del siguiente tipo: Uno de los productos formados cuando el oxígeno y el nitrógeno se combinan es el óxido nítrico, o como Dalton decía, *el gas nitroso+. Sobre otras bases, Dalton había decidido que en este gas un átomo de nitrógeno se combina siempre con un átomo de oxígeno. Sin embargo, en sus propios experimentos parecía que la razón de volúmenes de gas oxígeno a gas nitrógeno, necesaria para la reacción, no era 1:1 (que indicarla volúmenes iguales para ambos tipos de átomos), sino más aproximadamente 0,8 : 1, indicando que los átomos de nitrógeno eran algo mayores que los átomos de oxígeno. (En realidad, los resultados experimentales son confusos, ya que, simultáneamente, pueden producirse diferentes compuestos de nitrógeno y oxígeno.)
La misma serie de experimentos parecía dar a Dalton otra confirmación de su *postulado+, El gas nitroso así formado poseía doble volumen que cualquiera de los elementos componentes. En términos de un gas cuyas partículas se tocan, esto parecía indicar claramente que las partículas o átomos (compuestos) del gas nitroso poseían un volumen doble al de las partículas de oxígeno o nitrógeno.
Los experimentos realizados sobre vapor de agua parecen soportar el mismo tipo de conclusión: *Cuando se mezclan dos porciones de hidrógeno y una de oxígeno y se queman con una chispa eléctrica, el conjunto se convierte en vapor y, si la presión es grande, este vapor pasa a ser agua. Lo más probable es que exista el mismo número de partículas en dos porciones de hidrógeno que en una de oxígeno ... +, es decir, los átomos de hidrógeno son dos veces mayores que los de oxígeno.
d) Volviendo al problema inicial Dalton, basándose en especulaciones cualitativas, sacaba la conclusión de que no podía haber estratificación del aire en sus distintos elementos porque las partículas contiguas de diversos tamaños tenderían a repelerse hasta que se alcanzara la estabilidad en una mezcla homogénea.
e) Por tanto -razonaba-, los constituyentes de la atmósfera deben mezclarse entre sí en el desequilibrio durante su encuentro original y, a partir de entonces, permanecen homogéneos.
Esta imagen sugestiva de la atmósfera impulsó a Dalton a considerar a continuación el número de átomos y sus pesos relativos, particularmente *de todos los principios químicos elementales que entran en cualquier tipo de combinación+. Pero antes de considerar los resultados enormemente fructíferos que se reportaron de esta decisión, pasaremos revista al hecho sorprendente de que cada uno de los puntos a) a e) anteriores está equivocado desde el punto de vista actual e, incluso, en función de su consistencia interna-, además de la propia premisa, la prueba supuesta de Newton del modelo estático, está la falsa interpretación de Dalton.
Existe una sutil ilustración de la posición que hemos considerado en la parte D, a saber: que la ciencia no ha de considerarse como un resultado inevitablemente fructífero que se obtiene al seguir paso a paso un método claro. Por otra parte, tampoco puede concluirse que la ciencia avanza "dando palos de ciego" de error en error, realizando descubrimientos sólo por casualidad o por suerte, ni tampoco quesea un conjunto de subproductos de una cantidad prodigiosa de trabajos en gran manera infructuosos realizados en múltiples lugares y a lo largo de los siglos.
3. Propiedades del átomo químico de Dalton
Volvamos al crecimiento de la teoría atómica de la química. El tratado de Dalton, Nuevo sistema de filosofía química, se publicó en dos partes, en 1808 y en 1810. Extractaremos de esta obra y de algunos de sus escritos los principales principios que reflejan las ideas fundamentales de su esquema conceptual.
a) La materia consta de átomos indivisibles.
*La materia, aunque divisible en un grado extremo, no es, sin embargo, infinitamente divisible. Esto es, debe haber un punto, más allá del cual no podemos ir en la división de la materia. La existencia de estas últimas partículas de la materia no puede apenas ponerse en duda, aunque probablemente sean tan sumamente pequeñas que no puedan apreciarse ni aun con dispositivos microscópicos. Yo he elegido la palabra átomo para representar estas últimas partículas ... +
b) Los átomos son invariables. Los átomos de los diferentes elementos *nunca pueden transformarse los unos en los otros por ninguna potencia que podamos controlar+, tal como el fallo de la alquimia había manifestado claramente. Ensayos continuos habían demostrado que la transmutación de elementos era imposible obtenido de un modo semejante a la deducción de un postulado de impotencia la ley de conservación de la energía a partir del fracaso de la obtención del móvil perpetuo.
c) Los compuestos están formados por moléculas. Los compuestos químicos están formados por la combinación de átomos de dos o más elementos en *átomos compuestos+, o moléculas que es como ahora llamamos a las partículas más pequeñas de un compuesto.
*A la última partícula de ácido carbónico le llamaré átomo compuesto. Ahora bien, aunque este átomo pueda dividirse, cesará entonces de ser ácido carbónico, resolviéndose, por división, en carbón y oxígeno. Por ello, considero que no hay inconsistencia al hablar de átomos compuestos y que mi significado no puede quedar confuso.+
Aunque estamos tentados a pensar en las partículas de los compuestos o moléculas, formadas por dos o más átomos, y las ideas de Dalton (como veremos en seguida) conducen a la misma impresión, él no tuvo esta concepción. En su lugar, pensaba que el átomo compuesto era esencialmente redondo o *globular% de modo que los centros de los átomos que se combinaban estaban *retenidos en contacto físico por una fuerte afinidad y se suponían rodeados por una atmósfera común de calor+.
En el ejemplo concreto de la formación de agua decía que *debería suponerse que cada partícula de hidrógeno se adhiere a una partícula de oxígeno y las dos partículas así unidas forman una, de la cual emana la energía repulsiva (por una redistribución del calórico combinado); as!, el nuevo fluido elástico puede perfectamente obedecer la ley de Newton ... +.
d) Todos los átomos o moléculas de una sustancio pura son idénticos.
*Las últimas partículas de todos los cuerpos homogéneos son perfectamente semejantes en peso, figura, etc. En otras palabras, todas las partículas de hidrógeno son iguales entre si ... +
Aquí Dalton simplificaba más que los primitivos atomistas, que consideraban átomos de diferentes dimensiones, en un mismo elemento, del mismo modo, que dos guijarros de la misma materia pueden tener diferentes dimensiones y forma.
e) En las reacciones químicas, los átomos ni se crean ni se destruyen, solamente cambia su distribución.
*El análisis químico y la síntesis no pueden ir más allá de la separación de las partículas unas de otras, ni de su reunión. Ninguna nueva creación o destrucción de la materia está dentro del alcance de los agentes químicos. Podríamos intentar introducir un nuevo planeta en el sistema solar o aniquilar uno ya existente, lo mismo que crear o destruir una partícula de hidrógeno. Todos los cambios que podemos producir consisten en la separación de partículas que están en estado de cohesión o combinación y en la unión de aquellas que previamente estaban distanciadas.+
Aquí encontramos, por fin, una imagen física sorprendentemente simple para explicar la ley de conservación de la masa que Lavoisier había postulado y demostrado experimentalmente años atrás.
4. Símbolos de Dalton para la representación de los átomos
Hemos descrito un pasaje en el cual se representa, gráficamente, la combinación de hidrógeno y oxígeno dando vapor de agua. Para éste y otros casos inventó Dalton representaciones gráficas simples pero ingeniosas. Los alquimistas habían representado las distintas sustancias por diferentes símbolos, pero en las gráficas de Dalton se representaban los átomos individuales. Sin embargo, algunos de los primeros veinte símbolos no representan los átomos de los elementos, sino moléculas de los compuestos, tal como Dalton las entendía. Por ejemplo, los símbolos 9 y 10 que corresponden a la sosa y a la potasa eran conocidos por Dalton a través de un trabajo de Davy del mismo año (1808) como *óxidos metálicos+ (realmente hidróxidos metálicos).
Como haremos cierto uso de estos símbolos históricos, destacaremos los correspondientes a los compuestos. Por ejemplo, el 21 representa una molécula de agua que Dalton consideraba era un compuesto binario constituido por un átomo de hidrógeno y uno de oxígeno; el número 22 representa una molécula de amoniaco, cuyos átomos constituyentes son: *uno de azoe (nombre dado entonces al nitrógeno) y uno de hidrógeno+; el 23 representa un átomo de gas nitroso (ahora llamado óxido nítrico), compuesto de un átomo de azoe y otro de oxígeno; el 24 era el símbolo de Dalton para lo que ahora llamamos metano; y el 25 el monóxido de carbono, entonces llamado *óxido carbónico+. Entre los compuestos ternarios (que tienen tres átomos por molécula), figura el 26, óxido nitroso, aún llamado así, aun que es más familiar el nombre de *gas hilarante+; el 27 es un átomo compuesto de *ácido nítrico+, más tarde denominado molécula de dióxido de nitrógeno; el 28 es el *ácido carbónico+, llamado ahora dióxido de carbono. De la misma manera, Dalton representaba otros compuestos que sabia contenían más de tres átomos elementales, los cuaternarios, quinquenarios, etc.
En la actualidad, utilizaremos otros símbolos que son los que introdujo en 1819 el químico sueco Berzelius. Para representar la sustancia se utilizan letras. Hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, carbono y cloro se representan, respectivamente, por H, 0, N, C, y Cl (la lista completa de todos los elementos puede verse en cualquier apendice de un libro de química básica) y los compuestos se representan uniendo los símbolos respectivos de los elementos. Por ejemplo, el ácido clorhídrico se representa por HCl y el dióxido de carbono por C02.
Víctor Fúnez Rodríguez, 3ºB
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