Átomo

Química. Ernest Rutherford. Thomson. Bohr. Standard. Radiaciones. Electrón. Protones. Neutrón

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ÁTOMO

El hombre se ha preguntado durante largo tiempo, ¿de qué está hecho el mundo? Y ¿Por qué tantas cosas en este mundo comparten las mismas características?

El hombre llegó a comprender que la materia de la que está hecho el mundo, es realmente un conglomerado de unos pocos bloques constructivos fundamentales. Aquí la palabra "fundamental" es una palabra clave. Cuando decimos bloques constructivos fundamentales queremos significar objetos que son simples y sin estructura no están hechos con otros objetos más pequeños.

¡Continuemos esta búsqueda de las cosas más fundamentales!

Pero empecemos desde el principio... En la antigüedad el hombre pensaba que el mundo estaba compuesto por cuatro elementos. El primero en clasificar como elementos fundamentales la tierra, el aire, el fuego, y el agua fue el filósofo griego Empédocles en el siglo 5º AC.

Por esta fecha también, los filósofos griegos se preguntaban si la materia podía ser dividida indefinidamente o si llegaría a un punto que tales partículas fueran indivisibles. Para los griegos Leucipo y Demócrito, iniciadores de la teoría atomista, los átomos eran los objetos básicos de los que estaba formada toda la materia y, por ser básicos, eran indivisibles (de hecho, la palabra átomo en griego significa indivisible). Esta idea se mantuvo a lo largo del tiempo hasta finales del siglo XIX.

Hoy en día sabemos que existe algo más fundamental que tierra, agua, aire, y fuego... Pero el átomo, ¿es realmente fundamental? Alrededor de 1900, la gente pensaba que los átomos eran pequeñas bolitas Es entonces cuando una serie de experimentos pone en evidencia que el átomo debe estar compuesto por algo más pequeño: Es necesario dejar de considerarlo indivisible.

A partir de los siglos arriba mencionados, la química, como todas las ciencias experimentales, dio un paso agigantado: los avances en la teoría atómica fueron cada vez más rápidos. Pronto se dieron cuenta que todos los sólidos, líquidos y gases pueden descomponerse en elementos, que son sustancias formadas por un solo tipo de átomos, que tienen las mismas propiedades químicas. Las propiedades químicas de los elementos son muy distintas entre sí; sus átomos se combinan de formas muy variadas para formar numerosísimos compuestos químicos diferentes.

Uno de los primeros científicos en ayudar a dar ese paso agigantado fue el profesor y químico británico John Dalton, se le considera como una de las figuras más significativas de la teoría atómica porque la convirtió en algo cuantitativo. En 1803 propone una nueva teoría sobre la constitución de la materia. Según Dalton toda la materia se podía dividir en dos grandes grupos: los elementos y los compuestos. Los elementos estarían constituidos por unidades fundamentales, que en honor a Demócrito, Dalton denominó átomos. Los compuestos se constituirían de moléculas, cuya estructura viene dada por la unión de átomos entre si, en proporciones definidas, posteriormente se demostró que los átomos se unían formando grupos llamados moléculas. Los átomos se unen a otros a través de una fuerza eléctrica llamada enlace químico. Las diferentes combinaciones de átomos en las moléculas hace que haya diferentes sustancias. Pero lo que se puede destacar de Dalton es que en su teoría se seguía considerando el hecho de que los átomos eran partículas indivisibles.

Otra importante figura fue Amadeo Avogadro, un físico italiano que en 1911 formuló la conocida ley que lleva su nombre, esta ley afirma que dos volúmenes iguales de gases diferentes contienen el mismo número de moléculas si sus condiciones de temperatura y presión son las mismas.

No fue hasta finales del siglo XIX, cuando se descubrió que los átomos no son indivisibles, pues se componen de varios tipos de partículas elementales. La primera en ser descubierta fue el electrón en el año 1897 por el investigador Sir Joseph Thomson, quién recibió el Premio Nobel de Física en 1906.

Mas tarde, el japonés Hantaro Nagaoka (1865-1950) durante sus trabajos realizados en Tokio, propone su teoría según la cual los electrones girarían en órbitas alrededor de un cuerpo central cargado positivamente, al igual que los planetas alrededor del Sol.

Hoy día sabemos que la carga positiva del átomo se concentra en un denso núcleo muy pequeño, en cuyo alrededor giran los electrones.

El núcleo del átomo, que sólo mide, aproximadamente, una diezmilésima parte del diámetro del átomo, se descubre gracias a los trabajos realizados en la Universidad de Manchester, bajo la dirección de Ernest Rutherford entre los años 1909 a 1911. Éste dedujo que la masa del átomo está concentrada en su núcleo. También postuló que los electrones, de los que ya se sabía que formaban parte del átomo, viajaban en órbitas alrededor del núcleo. El núcleo tiene una carga eléctrica positiva; los electrones tienen carga negativa. La suma de las cargas de los electrones es igual en magnitud a la carga del núcleo, por lo que el estado eléctrico normal del átomo es neutro.

El experimento utilizado para descubrir esta hipótesis consistía en dirigir un haz de partículas de cierta energía contra una plancha metálica delgada, de las probabilidades que tal barrera desviara la trayectoria de las partículas, se dedujo la distribución de la carga eléctrica en el interior de los átomos

Todas las características anteriores de la constitución atómica, hoy en día son bastante conocidas y aceptadas, a través de la historia han surgido diversos modelos que han intentado dar respuesta sobre la estructura del átomo. Algunos de tales modelos son los siguientes

El Modelo de Thomson

Thomson sugiere un modelo atómico que tomaba en cuenta la existencia del electrón, descubierto por él en 1897. Su modelo era estático, pues suponía que los electrones estaban en reposo dentro del átomo y que el conjunto era eléctricamente neutro. Con este modelo se podían explicar una gran cantidad de fenómenos atómicos conocidos hasta la fecha. Posteriormente, el descubrimiento de nuevas partículas y los experimentos llevado a cabo por Rutherford demostraron la inexactitud de tales ideas.

El Modelo de Rutherford

Basado en los resultados de su trabajo que demostró la existencia del núcleo atómico, Rutherford sostiene que casi la totalidad de la masa del átomo se concentra en un núcleo central muy diminuto de carga eléctrica positiva. Los electrones giran alrededor del núcleo describiendo órbitas circulares. Estos poseen una masa muy ínfima y tienen carga eléctrica negativa. La carga eléctrica del núcleo y de los electrones se neutralizan entre sí, provocando que el átomo sea eléctricamente neutro.

El modelo de Rutherford tuvo que ser abandonado, pues el movimiento de los electrones suponía una pérdida continua de energía, por lo tanto, el electrón terminaría describiendo órbitas en espiral, precipitándose finalmente hacia el núcleo. Sin embargo, este modelo sirvió de base para el modelo propuesto por su discípulo Neils Bohr, marcando el inicio del estudio del núcleo atómico, por lo que a Rutherford se le conoce como el padre de la era nuclear.

El Modelo de Bohr

El físico danés Niels Bohr (Premio Nobel de Física 1922), postula que La materia está formada por moléculas, y estas a su vez, por átomos. El átomo es, por tanto, la parte más pequeña de la materia. Pero, ¿ de qué está constituido el átomo?.

El modelo de Bhor nos da la siguiente explicación:

-Existen tres tipos de partículas subatómicas:

- El electrón tiene una masa muy pequeña y una unidad de carga eléctrica, del tipo que llamamos negativa

- El protón tiene una masa mucho mayor que el electrón, y también una unidad de carga eléctrica, pero del tipo que llamamos positiva.

- El neutrón. no tiene carga eléctrica y posee una masa igual que la del protón

El átomo está formado por

  • Núcleo en el que se encuentran aglutinados protones y neutrones, en número diferente según el elemento del que se trate.

  • Corteza que está formada por capas, en las cuales giran los electrones en órbitas circulares alrededor del núcleo

En cada capa hay uno o varios electrones. El número total de electrones de la corteza es igual al número de protones del núcleo, de tal manera que la carga eléctrica total de un átomo es nula.

Número de cargas negativa "electrones" = número de cargas positivas "protones"

Cuando un electrón salta de una capa superior a otra inferior, desprende energía radiante. Para que un electrón salte de una capa inferior a otra superior, es preciso comunicarle energía exterior. Este modelo, si bien se ha perfeccionado con el tiempo, ha servido de base a la moderna física.

El modelo Standard

Debido a que se descubrió que los electrones y los protones se podían ser divididos en otras partículas más pequeñas, el modelo de Bohr pasó a estar anticuado y se adoptó un nuevo modelo llamado Standard.

Los científicos descubrieron que el núcleo está compuesto de protones (p) y neutrones (n). Resulta que incluso los protones y los neutrones no son fundamentales, están compuestos por partículas más fundamentales llamadas quarks. Los físicos ahora creen que los quarks y los electrones "SON" fundamentales. (Sin embargo, ésta es una pregunta que sólo puede responderse en forma experimental.)

Si bien sabemos con certeza que los quarks y electrones son más pequeños que 10-18 metros, es posible que ellos no tengan volumen. También es posible que los quarks y electrones no sean fundamentales sino que estén compuestos de partículas más fundamentales. En resumen, sabemos que los átomos están compuestos de protones, neutrones, y electrones. Los protones y neutrones están compuestos de quarks, los cuales posiblemente estén compuestos de partículas más fundamentales... pero, esperamos que no.

Toda la comunidad científica esta de acuerdo con él, aunque, aún hoy, los físicos buscan partículas no descubiertas para tratar de comprender como funciona el universo. Y siempre se preguntan si, tanto las nuevas partículas como las partículas ya conocidas, serán verdaderamente fundamentales.

*Anexo 1- Diferentes dibujos y esquemas sobre el átomo

Radiaciones

Átomo
Los nucleos grandes suelen ser inestables y pueden desintegrarse. Al hacerlo pierden múchas partículas cargadas. Hay tres tipos de partículas:

  • Alfa (dos protones y dos neutrones)Estas partículas viajan a una velocidad diez veces menor que la de la luz pero no pueden atravesar una hoja de papel

  • Beta (haces de electrones o de positrones)Pueden viajar a la mitad de la velocidad de la luz y no pueden atravesar una lámina de aluminio de un milímetro de grosor.

  • Gamma (Ondas electromagnéticas)

a) Radiaciones Ionizantes. Son radiaciones con energía necesaria para arrancar electrones de los átomos. Cuando un átomo queda con un exceso decarga eléctrica, ya sea positiva o negativa, se dice que se ha convertido en un ión (positivo o negativo). Son radiaciones ionizantes los rayos X, las radiaciones alfa, beta, gamma y la emisión de neutrones.La radiación cósmica (proveniente del Sol y del espacio interestelar) también es un tipo de radiación ionizante, pues estácompuesta por radiaciones electromagnéticas y por partículas con gran cantidad de energía. Es así como, los llamados rayoscósmicos blandos, se componen principalmente de rayos gamma, electrones o positrones, y la radiación cósmica primaria (que llega a las capas más altas de la atmósfera) se compone fundamentalmente de protones. Cuando la radiación cósmica interactúa con la atmósfera de la Tierra, se forman en ella átomos radiactivos (como el Tritio y el Carbono-14) y se producen partículas alfa, neutrones o protones.

Las radiaciones ionizantes pueden provocar reacciones y cambios químicos con el material con el cual interaccionan. Por ejemplo, son capaces de romper los enlaces químicos de las moléculas o generar cambios genéticos en células reproductoras.

b) Radiaciones No Ionizantes.

Son aquellas que no son capaces de producir iones al interactuar con los átomos de un material. Las radiaciones no ionizantes se pueden clasificar en dos grandes grupos: los campos electromagnéticos y las radiaciones ópticas.

Dentro de los campos electromagnéticos se pueden distinguir aquellos generados por las líneas de corriente eléctrica o por campos eléctricos estáticos. Otros ejemplos son las ondas de radiofrecuencia, utilizadas por las emisoras de radio en sus transmisiones, y las microondas utilizadas en electrodomésticos y en el área de las telecomunicaciones.

Entre las radiaciones ópticas se pueden mencionar los rayos láser, los rayos infrarrojos, la luz visible y la radiación ultravioleta. Estas radiaciones pueden provocar calor y ciertos efectos fotoquímicos al actuar sobre el cuerpo humano.

Electrón

Todo comienza con el descubrimiento de los rayos X, en 1895, por parte de Röntgen. Se trataba de un tipo de radiación, desconocida hasta el momento, capaz de atravesar la materia. Indudablemente, hay algo en el átomo que no se había considerado antes, aunque no se entiende qué puede ser. En 1897, Thomson descubre una nueva partícula en sus estudios de los rayos catódicos. La llamó electrón (del griego elektron, que significa ámbar) y estableció que, además de la masa, tenía otra propiedad: carga eléctrica que, por convenio, se establece negativa.

Los electrones intervienen en una gran variedad de fenómenos. El flujo de una corriente eléctrica en un conductor es causado por el movimiento de los electrones libres del conductor. La conducción del calor también se debe fundamentalmente a la actividad electrónica. En los tubos de vacío, un cátodo calentado emite una corriente de electrones que puede emplearse para amplificar o rectificar una corriente eléctrica.

Los electrones tienen una masa en reposo de 9,109 x 10-31 kg y una carga eléctrica negativa de 1,602 x 10-19. La carga del electrón es la unidad básica de electricidad. Los electrones se clasifican como fermiones porque tienen espín semientero; el espín es la propiedad cuántica de las partículas subatómicas que indica su momento angular intrínseco. La partícula de antimateria correspondiente al electrón es el positrón.

Protones

Unos años más tarde del descubrimiento del electrón, en 1911, Rutherford descubre, con su experimento de bombardeo de una lámina de oro con partículas, la presencia de carga positiva en el núcleo de los átomos; establece que hay en los núcleos atómicos unas partículas con carga positiva igual en magnitud a la carga negativa del electrón a las que llamó protones (del griego protos que significa primero).;y que junto al neutrón, está presente en todos los núcleos atómicos . El núcleo del atómo de hidrógeno está formado por un único protón. La masa de un protón es de 1,6726 × 10-27 kg, aproximadamente 1.836 veces la del electrón. Por tanto, la masa de un átomo está concentrada casi exclusivamente en su núcleo. El protón tiene un momento angular intrínseco, o espín, y por tanto un momento magnético. Por otra parte, el protón cumple el principio de exclusión. El número atómico de un elemento indica el número de protones de su núcleo, y determina de qué elemento se trata. En física nuclear, el protón se emplea como proyectil en grandes aceleradores para bombardear núcleos con el fin de producir partículas fundamentales

Neutrón

Posteriormente, en 1920 añade una tercera partícula, el neutrón, para poder ajustar el número atómico con el peso atómico; su descubrimiento experimental tuvo lugar en 1932. El Neutrón es partícula sin carga que constituye una de las partículas fundamentales que componen la materia. La masa de un neutrón es de 1,675 × 10-27 kg, aproximadamente un 0,125% mayor que la del protón. La existencia del neutrón fue profetizada en 1920 por el físico británico Ernest Rutherford y por científicos australianos y estadounidenses, sin embargo fue identificado por primera vez en 1932 por el físico británico James Chadwick, que interpretó correctamente los resultados de los experimentos realizados en aquella época por los físicos franceses Irène y Frédéric Joliot-Curie y otros científicos. Los Joliot-Curie habían producido un tipo de radiación anteriormente desconocida mediante la interacción de partículas alfa con núcleos de berilio. Cuando esta radiación se hacía pasar a través de una capa de parafina, las colisiones entre la radiación y los átomos de hidrógeno de la parafina producían protones fácilmente detectables. Chadwick se dio cuenta de que la radiación estaba formada por neutrones.

Resumen

El físico nuclear Ernest Rutherford hizo muchos descubrimientos a lo largo de su vida el estudiar la física nuclear, el átomo y su estructura.

Rutherford demostró en 1899que existen dos tipos de radiaciones: las alfa y las beta. Hizo un experimento: lanzó partículas alfa contra unas placas de diversos metales y observó que una pequeña parte de las partículas alfa se desviaba mucho e incluso invertía su trayectoria.

También hizo el modelo del átomo que sentó las bases de la física atómica moderna (ver en palabras clave: átomo)

Además descubrió que la estructura del átomo podía ser alterada artificialmente

El experimento de Rutherford

Rama en la que se encuadra la noticia

Como en todas las ramas de las ciencias es imprescindible el método científico.

La física y la química son ciencias que nos ayudan a comprender el mundo en el que vivimos, son ciencias fundamentales empíricas, es decir, se basan en la comprobación experimental de las hipótesis que los científicos postulan para justificar los fenómenos naturales.

Así es imprescindible que el científico tenga curiosidad y sepa profundizar en las cosas

Aunque existen muchas maneras de trabajar en el campo de las ciencias y, por tanto, no se puede hablar de un método científico único y globalizador, lo cierto es que para poder realizar los trabajos de investigación con un mínimo de rigor se hace necesario un método de investigación que con ligeras variaciones sea aceptado por la comunidad científica

Este método, que se denomina generalmente método científico, se puede dividir en 3 etapas:

1.-OBSERVACIÓN DEL FENÓMENO A ESTUDIAR: OBTENCIÓN DE INFORMACIÓN

La observación se realiza a través de la aplicación de nuestros sentidos a la naturaleza ya sea de una forma directa o a través de instrumentos adecuados,

Se trata de describir los aspectos más relevantes del mismo y de descifrar aquellos factores que puedan influir en su desarrollo.

Esta observación suele estar encabezada por una cierta curiosidad previa y, para que sea correcta es conveniente anotar con precisión todas las circunstancias que acompañan al fenómeno.

Las observaciones realizadas bajo condiciones controladas se denominan experimentos. El experimento es una respuesta a la naturaleza y sus resultados constituyen el verdadero fundamento de todo conocimiento científico.

La observación científica reúne una serie de características que la diferencian de la simple visión vulgar de las cosas:

  • Completa, sin que se escape ningún detalle. Después de un estudio detallado y detenido se seleccionan los factores influyentes.

  • Objetiva, sin interpretaciones personales que nos llevarían al terreno de la hipótesis. Sólo se puede describir la realidad perceptible

  • Cuantitativa, hay que expresar las informaciones con datos numéricos siempre que sea posible, si no debe ofrecerse una idea aproximada de la magnitud correspondiente con el fin de aclarar al lector.

  • Las informaciones obtenidas pueden ser:

  • Cualitativas, estudian fenómenos sin aportar datos numéricos

  • Cuantitativo,miden las magnitudes que intervienen y expresan los resultados con números. Son las que más interesan a los científicos

  • Llamamos variable a cada una de las magnitudes que, a priori, pueden afectar a lo que estamos estudiando

    Experimentar nos solo manipular aparatos e instrumentos.

    Por eso, además del dominio de las técnicas manipulativas, supone un ejercicio de reflexión y capacidad creadora. Llamamos PLAN OPERATIVO al diseño del experimento. Es importantísimo un buen diseño del experimento para obtener un buen resultado de ellos. En el plan operativo se deben tener en consideración:

    • Objetivos

    • Materiales

    • Análisis de variables

    ¿Qué mido?

    ¿Con qué mido?

    ¿Qué técnica uso?

    2.-INTERPRETACIÓN DE LOS DATOS

    Como consecuencia de las mediciones u observaciones, el científico se encuentra un conjunto de datos que debe representar, analizar y estudiar. Esta labor se facilita mediante la elaboración de tablas numéricas, representaciones gráficas que permiten la deducción de unas ecuaciones matemáticas que no son sino relaciones empíricas (que provienen de la experiencia) que se establecen entre los distintos factores que intervienen directamente en el fenómeno y que reciben el nombre genérico de LEYES.

    Estas leyes surgen de regularidades que ponen de manifiesto un comportamiento uniforme de la naturaleza. Una ley es una descripción objetiva de la naturaleza.

    El enunciado de estas leyes empíricas o principios constituyen un ejemplo característico del llamado razonamiento inductivo que consiste esencialmente en establecer una regla general a partir de una serie de hechos individuales. Las leyes científicas, por tanto, sólo son rigurosamente válidas para los hechos observados pero entrañan un margen de inseguridad para todos los demás, tanto mayor cuanto más se aparta de los límites o condiciones de la experimentación.

    Relacionado las leyes empíricas a través de cálculos matemáticos más o menos complicados se obtienen las leyes deductivas o racionales. Suelen ser de gran utilidad para el científico pero su validez no excede a la de las leyes empíricas de las que proceden.

    Finalmente, y no menos importante, debemos obtener conclusiones y deducir consecuencias.

    Como ya se ha mencionado antes los datos disponibles se organizan en cuadros, tablas, gráficos, etc., de forma que su estudio resulte fácil y comprensible.

    Los datos recogidos en una tabla suelen expresarse de forma gráfica cuando SÓLO se relacionan dos variables, cuyos valores se representan en X e Y. Las unidades de longitud en los dos ejes no tienen por qué ser iguales entre si, al contrario, conviene adaptarlas al caso concreto para obtener una representación más clara. Con frecuencia se utiliza el primer cuadrante porque los valores negativos de muchas magnitudes físicas carecen de significación. Cada tipo de representación gráfica suele tener una ecuación o fórmula que es una expresión matemática que relaciona las diferentes magnitudes que intervienen en un fenómeno. Es, como mucho el procedimiento de comunicación más eficaz y ventajoso: fáciles de recordar, útiles para establecer relaciones, cómodas para encontrar valores desconocidos con más rapidez y precisión que a través de las gráficas.

    Como comentario a toda construcción de una gráfica, cualquiera que esta sea, hay que decir que, a menudo, la gráfica no pasa exactamente por todos los puntos sino por sus proximidades.

    En estos casos vamos a obtener algo que se llama nube de puntos. Hay que hacer pasar la gráfica por la zona de mayor densidad de puntos.

    Además disponemos de una herramienta estadística denominada factores de corrección que nos permite rectificar en cierta medida aquellos valores que se han dispersado como consecuencia de todos los errores que se cometen en cualquier medición.

    La conexión de unos hechos con otros en cuanto al campo de estudio, la búsqueda en definitiva de relaciones es necesaria para integrar nuevos conceptos en ese conjunto de conocimientos organizados que es la ciencia.

    3.-EXPLICACIÓN DE LOS HECHOS

    Las leyes, cualesquiera que sea su origen, se limitan a describir los fenómenos naturales pero nada dicen de las causas que los motivan.

    En la búsqueda insistente del porqué de las cosas surgen las hipótesis que son interpretaciones u opiniones personales del científico con el propósito de explicar y justificar de modo sencillo y satisfactorio las causas de lo hechos observados.

    Si estas explicaciones se extienden a un conjunto de leyes de gran amplitud se llaman TEORIAS.

    A veces las hipótesis y las teorías se formulan comparando el fenómeno estudiado con otro semejante o más sencillo, conocido o intuitivo, Tenemos así un MODELO.

    En la elaboración de una hipótesis hay que ser original y genial. Las predicciones que derivan de las hipótesis se someten a un exhaustivo estudio experimental que debe dar una concordancia entre los resultados obtenidos y los previstos. En cualquier caso los errores pueden ser tan productivos como lo éxitos.

    El científico no se preocupa de establecer hechos o leyes sino también de explicarlos, encontrando sus causas, el porqué de su cumplimiento. Este debe ser objetivo, se concreta en la formulación de hipótesis, teorías o modelos que son opiniones personales del autor y, por tanto cuestionables.

    Para que estas opiniones sean consideradas, sean válidas es necesario que:

  • Sean coherentes con los datos, que expliquen todos los hechos sin contradecir a ninguno

  • Se cumplen todos los procedimientos teóricos que derivan de ellas

  • Al ser el átomo tan pequeño también se debe hablar con potencias de base 10.

    ¿Por qué se utilizan las potencias de base 10 en física y química?

    Porque es muy frecuente en física y química a la hora de dar determinados resultados.

    Parte de las potencias

    4 . 102

    El cuatro es el coeficiente

    El 10 es la base

    Y el 2 es el exponente

    Ejemplos:

    0,000001 = 10-6

    3,5 . 10-5 = 0,000035

    Resumen de la teoría de potenciación

    Suma

    Se suman los coeficientes cuando tienen el mismo exponente

    7 102 + 5 . 102 = 12 . 102

    Resta

    Se restan los coeficientes cuando tienen el mismo exponente

    7 . 10-2 - 8 . 10-2 = -1 . 10-2

    Producto

    Se multiplican los coeficientes y se suman los exponentes

    (3 . 102) . (5 . 102) = 15 . 104

    División

    Se dividen los coeficientes y se restan los exponentes

    8 . 106 : 2 . 102 = 4 . 104

    Potenciación

    Se aplica la potencia al coeficiente y se multiplican los exponentes

    (3 . 103) l02 = 27 . 1012

    Radicación

    Se hace la raíz del coeficiente y se dividen el exponente por el índice de la raíz

    3" 8 . 109 = 2. 103

    También hay que tener en cuenta las cifras significativas.

    Se llaman cifras significativas a las que se consideran reales y una más, que se considera aproximada. Todas las medidas deben ser expresadas de tal forma que resulte claro e inequívoco en el número de cifras significativas.

    De esta forma el científico se hace una idea de la precisión de la medida.

  • Nos comunican que una longitud es de 236mm. ¿Qué significa esto? Interpretamos inmediatamente que 2 y 3 son ciertas, seguras y que la cifra 6 puede estar sujeta a error por diferentes causas, es insegura. Las 3 cifras son significativas.

  • Un objeto tiene de masa 108g. Y supongamos ahora que, por necesidades de un problema determinado debemos expresar este dato en Kg.

  • M=108g.=108 . 10-3

    Los ceros provenientes de la potencia de 10 no son significativos ni el cero anterior a la coma.

  • Al hacer una medida experimental debe representarse el resultado que el número de cifras que permita el instrumento de medida, ni más ni menos.

  • Al efectuar operaciones aritméticas con medidas aproximadas (sujetas a errores experimentales) el resultado de la operación debe expresarse con el mismo número de cifras significativas que el sumando o factor que menos tenga. Si como consecuencia de la operación apareciesen más cifras, lo que suele ser normal, deben eliminarse todas las cifras no significativas, redondeando el resultado por exceso (si la primera eliminada es "5) o por defecto (si la primera eliminada es <5). Las cifras eliminadas se sustituyen por cero en forma de potencia de 10 en los casos que sean necesarios.

  • Calcular el volumen de un cubo cuya arista es de 152mm

  • V = 1523 = 3511808 mm3

    V = 351 . 104 mm3

  • Las reglas anteriores no se aplican, como es lógico si uno de los factores es una cifra exacta.

  • Debido a la pequeña masa y volumen del atómo y de las partículas que contienen también se puede hablar de errores

    En toda medida experimental se cometen errores debido a múltiples causas:

    • Inexactitud e imprecisión de los instrumentos.

    • La manipulación.

    • Utilización de fórmulas.

    • Números o técnicas aproximadas.

    • Apreciaciones personales incorrectas.

    • Influencia de factores imprevistos.

    • Otras causas.

    Ya que la eliminación de los errores resulta imposible el interés de los científicos se centra en:

  • Disminuirlos al máximo. Para ello, además de utilizar técnicas e instrumentos de gran exactitud y precisión, los científicos suelen repetir las medidas un elevado número de veces y obtener la media aritmética de todas ellas. De esta forma, los posibles errores “por exceso”, se compensan, al menos en parte, con los errores “por defecto” y el valor medio estará afectado por un error inferior al de cualquiera de las medidas particulares.

  • Conocerlos. Para valorar los resultados y determinar el margen de confianza de una medida.

  • TIPOS DE ERRORES

  • Error absoluto. Es La diferencia entre el valor experimental aproximado y el valor exacto.

  • Ea = Xaprox. - Xexacto

  • Error relativo. Es el cociente entre el error absoluto en valor absoluto y el valor exacto. No lleva unidades.

  • Er = øEaø / Xexacto

  • Error por ciento. Es el producto del error relativo por 100. No lleva unidades.

  • Epc = Er . 100

    Repercusión social

    La repercusión social de los experimentos de Rutherford es, todavía hoy, bastante grande. Basta con decir que a Ernest Rutherford se le considera el padre de la física atómica moderna y que sin sus descubrimientos no podríamos haber avanzado tanto en materia tecnológica ni médica. Por ejemplo gracias a las partículas a los marcapasos pueden tener pilas que no sean perjudiciales. Son pequeñas cosas en las que no reparamos pero que nos hacen la vida mucho más fácil. Rutherford hizo un modelo de átomo que se tomó como base para los posteriores y es la esencia de nuestro actual modelo Standard. Se cree que si llegamos a conocer las partículas más fundamentales de la vida, algún día lograremos entender los enigmas más grandes de la física y la química; Rutherford dio un gran paso para ello.

    Opinión personal

    Creo que el descubrimiento de las partículas fundamentales es muy importante para todos y que nadie se debería quedar indiferente. Si conocemos lo más pequeño dentro de nosotros y de lo que nos rodea podremos saber todavía más cosas, que nos une al resto del mundo, que semejanzas tenemos con otro animal o cosa, que aunque parezca que no hay nada en común, a lo mejor, es tan sólo a nivel físico y psíquico pero no a nivel molecular ni atómico.

    Si conocemos las radiaciones podremos usarlas en nuestro beneficio, al igual que los átomos y concretamente el núcleo que si se transforma puede dar lugar a energía nuclear y esa energía la podemos utilizar, por ejemplo, para iluminarnos.