RUTHERFORD, EL NÚCLEO ATÓMICO

ACTIVIDAD 1

DE CIENTIFICO A CIENTIFICO Y TIRO PORQUE ME TOCA
La enseñanza , formación y transpaso de conocimiento entre científicos.

A nuestros ojos, el que un Científico enseñe directamente (sin ser a traves de publicaciones suyas como libros, articulos etc..) a su alumno es fundamental si se quiere mantener un leegado o un hilo de conocimiento. Se han dado casos en los que el aprendiz acaba la teoría del maestro despues de la muerte de éste, y si dicho cientñifico no hubiera enseñado a su aprendiz lo que el sabía , nunca hubiera podido terminarse su teoría. El ser humano siempre evoluciona, y evoluciona gracias a que transmite sus conocimientos a los demas.Es por esto que consideramos que es imprescindible que se enseñe a primera mano.

Aprender puede ser perjudicial pero nunca malo.

ACTIVIDAD 2

DIFERENCIAS ENTRE LA FÍSICA Y LA QUÍMICA:

INTRODUCCIÓN:
Física:
Ciencia que estudia la materia y la energía así como las las leyes a las que están sujetas
Química
Ciencia que estudia la materia y sus transformaciones.

Por ejemplo el estudio del movimiento de un coche es física porque el coche no cambia, solo se estudia su inercia, velocidad etc
si se quema un papel este deja de ser papel para ser carbón y dióxido de carbono ( química)


MÁS A FONDO:
QUIMICA:

La química estudia la composición, estructura, propiedades de la materia, como los cambios que esta experimenta en las reacciones químicas y su relación con la energía.
La disciplina química a sido agrupada en grupos mas pequeños:


Química orgánica: Trata con la materia orgánica ( los compuestos orgánicos son aquellos que contienen carbono formando enlaces covalentes. Estos compuestos se denominan moléculas orgánicas. Hay dos tipos : las naturales ( sintetizados por los seres vivos y llamadas biomoléculas) y las artificiales ( no existen en la naturaleza, creados por los hombres como el plástico)
Química inorgánica: Estudia la materia inorgánica ( compuestos formados por varios elementos. Su componente principal no siempre es el carbono, siendo el agua el mas abundante. Participan en casi toda la totalidad de los elementos conocidos)
Bioquímica: Estudia los componentes químicos de los seres vivos. Especialmente proteínas, carbohidratos, lípidos y ácidos nucleico. Se basa en que todo ser vivo contiene carbono y que en general las moléculas biológicas están compuestas por carbono, hidrógeno, O2, fósforo y azufre.
Físico-química: Aspectos energéticos de sistemas químicos a escalas de macroscópicas, moleculares y atómicas
química analítica: Estudio de la composición química de un material o muestra mediante diferentes métodos.
Neuroquímica: Es mas actual. Estudia los aspectos químicos del cerebro.

FÍSICA:

Es una de las disciplinas más antiguas. En los dos últimos milenios había sido considerada como sinónimo de filosofía y química y ciertas ramas de la biología y las matemáticas. Pero, tras la revolución Científica del siglo XVI, se convirtió en ciencia con derecho propio. No es solo una ciencia teórica si no que también es una ciencia experimental ya que, como cualquier ciencia, busca que sus teorías puedan ser validadas mediante experimentos y que esta teoría pueda dar lugar a desarrollar teorías para próximos experimentos. Se puede considerar como la ciencia básica ya que reúne en su estudio química, biología y electrónica, además de explicar sus fenómenos. Gracias a esta ciencia tenemos conocimiento de la descripción de partículas fundamentales microscópicas( el átomo), el nacimiento de las estrellas en el universo e incluso conocer algunos de los acontecimientos previos a la aparición de nuestro universo
( el big-bang).
“He cambiado muchas veces en mi vida pero nunca de manera tan brusca como en esta metamorfosis”
Al analizar esta frase pronunciada por Rutherfor cuando le dieron el premio Nobel de química siendo el físico podemos encontrar su explicación cuando conocemos que descubrimiento de Rutherford le otorgó el premio Nobel de química.
Con su trabajo sobre el estudio de las emisiones radiactivas de la materia ( que es física ya que estaba estudiando la energía que se desprende de la materia) y llegó a descubrir que esta estaba acompañada con la desintegración de los elementos que forman la materia ( química dado que es el estudio de una transformación de la materia)

Toda ciencia o es física o es colecionismo de sellos.
Rutherford considera que la física es la única ciencia validad puesto que es considerada ciencia básica porque reúne en su estudio química, biología y electrónica, además de haber sido considerada sinónimo de filosofía y química y ser una rama de las matemáticas.

Se le otorgó el premio de química y no el de física porque tuvo más transcendencia la parte química de su descubrimiento que la física porque era más novedoso.

ACTIVIDAD 3

NIKOLA TESLA

Nikola Tesla( fué un científico e inventor nacido en la actual Croacia a mediados del S.XIX.
Para empezar, hay que entender que la época en la que creció Tesla se dió la revolución económica e indiustrial más importante en siglos, donde los hombres de negocios y empresarios empezaban a asentarse y a formar compañias comerciales e industrias. Es aquí cuando el ser humano empezó a descubrir y experimentar con la electricidad.

Su rivalidad con Thomas Alva Edison y Marconi fueron mundialmente conocidas, y aquí se explica el porqué de cada una

Tesla empezó a trabajar en una compañía de Edison (por entonces famoso gran inventor y hombre de negocios dueño de múltiples negocios), donde desarrolló su teoría de la corriente alterna, que le permitiría diseñar el primer motor eléctrico. Viendo que la CA (corriente alterna), era mucho más eficiente que la CC(corriente continua) ideada por Edison, decidió separarse y fundar su propio centro de trabajo. Westinghouse , empresario adinerado , conoció a Tesla y le empleó en su empresa.Esto generaría la llamada “guerra de las corrientes”, en la que se enfrentarían Edison, con su CC y Tesla, con su superior CA. Es por esto de su rivalidad con Edison. Un dato curioso es que Edison, empeñado en desacreditar a Tesla, ordenó a uno de sus empleados (Harold P. Brown) a investigar la electrocución, y este acabó desarrollando la silla eléctrica.

El mismo año, Tesla inventa el primer radiotransmisor (o simplemente radio),u y Marconi intentó patentar la misma cosa un tiempo más tarde, aunque fracasó. No obstante, Fue él (Marconi), quien se hizo famoso por comunicarse por primera vez sin cables de un pais a otro , de Dover a Wimereux (Inglaterra y Francia respectivamente).Esto produjo un nuevo conflicto entre las compañias de Tesla y Marconi.

Un dato curioso es que fué gran amigo de Mark Twain , famoso escritor de la época y autor de Tom Swayer y Huckleberry Finn

Invenciones(y descubrimientos):
-La primera radio
-La primera central hidroeléctrica en Búfalo (EEUU)
-La bombilla sin filamento
-La lámpara fluorescente
-La bobina de tesla-Las primeras teorias sobre el radar
-El submarino eléctrico
-El control remoto
-Los rayos T
-Los rayos X
-Varias cosas más

El truco final:
No pretendiendo ser ni una crítica ni un análisis, recomenamos ver esta película, porque, aunque fantasiosa y lenta para algunos gustos, es una excelente ventana al mundo industrial del S. XIX, por no decir, que Tesla es interpretado por el genial David Bowie





Nikola Tesla



David Bowie en El truco final


Guglielmo Marconi

Thomas Alva Edison



ACTIVIDAD 4

4a) ¿Qué diferencia la fluorescencia de la fosforescencia?
La fluorescencia y la fosforescencia son dos minerales luminiscentes. Los fluorescentes emiten una luz azulada al ser estimuladas por alguna radiación externa y esta compuesta generalmente de fluor. Los minerales fosforescentes emiten una luz verde que persiste cuando se les deja de iluminar y esta compuesta generalmente de fósforo.
El video de abajo define de nuevo los dos conceptos y nos muestra cómo de usual lo usamos en el día a día:





4b) ¿Qué son los Rayos X? ¿Cómo se descubrieron?
Los rayos X son unas radiaciones que pueden atravesar distintos cuerpos permitiéndonos ver que hay dentro de ellos. Hoy en día se aplica sobretodo en la medicina para poder ver si te as roto algún hueso. Son conocidas por “radiografías”. Aquí tenéis un ejemplo de una radiografía.


4c) ¿Qué es la Radiactividad? ¿Cómo fue descubierta?
La radiactividad fue descubierto por casualidad por Becquerel. Él estaba preparando una muestra para una clase de la academia en donde enseñaba. La muestra consistía sobre la fosforescencia de una moneda poniéndola en una placa con sales de Uranio que para que diese resultado debía ser expuesta la moneda al sol, pero en París tenía un tiempo con muchos días nublados lo que le desesperó a Becquerel y igualmente expuso la moneda pensando en que iba a ser lo mismo pero con menor resultado hasta que en medio de la clase se dio cuenta de que la moneda y las sales estaban tan nítidas como si hubiesen estado expuestas a una luz intensa. Volvió a repetir el proceso muchas veces en distintos lugares como en un cajón oscuro y el resultado era el mismo. Llegó a la conclusión de que las sales emitían rayos que no tenían nada que ver con la fosforescencia y de que el uranio emitía algún tipo de reacción nueva. En esa época se pensaba que la radiactividad tenía pocas aplicaciones y por ello muchos científicos se negaron a investigarla.
Más tarde, alrededor de 1900, Rutherford junto a un alumno definió la radiactividad como la descomposición espontánea de ciertos átomos pesados y que esta descomposición atómica es emitida en tres tipos: alfa, beta y gamma.
La radiaciones emitidas son muy peligrosas. Por eso siempre están señalizadas. Por cierto hay que tener cuidado con los órganos reproductores ya que son 20 veces más sensibles que la piel.
Aquí os dejamos un video cómico sobre la radiación:







Este es el nuevo símbolo impuesto por la ISO en 2007 que indica que existe radiactividad

4d)¿ Por qué fueron importantes las aportaciones del matrimonio Curie y de Rutherford al trabajo de Becquerel?
Joliot y Marie Curie demostraron de una manera más científica que muchas sustancias, primero y elementos simples, después emitían rayos que sólo podían provenir de sus átomos. Además aporto el nombre de “radioactividad”.

Foto: Matrimonio Curie

4e) ¿Qué son las radiaciones alfa, beta y gamma? Ordénalas energéticamente.
Rutherford al seguir estudiando sobre la conductividad eléctrica de los gases descubrió los elementos radiactivos, que no emitían rayos sino radiaciones que se basaban en la capacidad de penetración en la materia. Primero descubrió dos a las que llamó alfa, beta y más tarde descubrió que existía una tercera a la que llamó gamma.
En primer lugar energéticamente de las tres estaría la radiación gamma. Emite una radiación electromagnética muy energética, es decir, una altísima frecuencia y como consecuencia, una cortísima longitud de onda. También se les dice que son fotones de alta energía, capaz de atravesar el cuerpo de una persona pudiendo hacer daño a los órganos de dentro.
La radiación beta le sigue por detrás, es un proceso de descomposición en la que destaca por ser electrones.
Como radiación menos energética, la radiación alfa es un tipo de descomposición atómica en la que se caracteriza por tener los átomos de Helio(He) y formados por dos protones y dos neutrones teniendo un núcleo inestable. Esta radiación no es ni capaz de traspasar una hoja de papel.
Las tres radiaciones pueden ser nocivas.
En la imagen de abajo se representan las tres radiaciones junto a sus características.

4f) ¿Qué es la ley de desintegración atómica? ¿Por qué sirve como método de datación geológica? Trabajo opcional: Investiga sobre el carbono-14

La ley de la desintegración atómica es el ritmo con que los átomos de una muestra radiactiva se desintegran. La medía de vida de los átomos es muy variada ya que puede ser de unos segundos o de miles de millones de años, y su ley precedía a la perfección esta inmensa variación. La aplicación de esta ley esta relacionada con la datación geológica, es decir, si la muestra que se quiere datar tenía elementos como el plomo se podía saber de que año era aproximadamente por que ya sabemos el ritmo de desintegración del elemento. Hoy en día se le sigue dando este mismo uso al descubrimiento y recibe el nombre de carbono 14

Carbono 14:
Es un radioisótopo (un átomo con un núcleo inestable debido a la diferencia de número de protones y neutrones que hay en el núcleo del átomo) del carbono, descubierto en 1940 por Martin Kamen y Sam Ruben a los que no se les fue entregado un premio nobel de química, se lo entregaron al quien descubrió sus aplicaciones en la arqueología, Willard Libby.
El núcleo del carbono 14 se encuentra en grandes altitudes de unos 9 a 15 km, pero llega a nosotros ya que reacciona con el oxígeno formando dióxido de carbono que penetra en los océanos disolviéndose en el agua, o también nos puede llegar por la fotosíntesis de las plantas. En la actualidad, su gran aplicación es la datación de seres vivos. El proceso es sencillo: Al morir un ser vivo no se incorpora más carbono 14 en el organismo y va decreciendo el carbono ya que se convierte en nitrógeno porque se esta produciendo una reacción. Entonces lo que se hace es medir la cantidad de carbono 14 que hay en el organismo y aplicamos la ley de desintegración atómica. El resultado sera los años que tendrá el fósil encontrado.



Foto: Gracias al Carbono 14 se pueden datar los fósiles como el de la imagen.

4g) ¿Para qué sirve un contador Geiger?
Un contador de Geiger es un instrumento que sirve para medir la radiactividad de un objeto.

ACTIVIDAD 5

Tras su descubrimiento en Canadá con el estudiante Soddy , descubrió que la radioactividad era la desintegración de algunos átomos pesados. Había dos tipos, los alfa, átomos de helio (cada partícula era un núcleo de helio formado por dos protones y dos neutrones) y los betas, electrones, y gamma , radiación electromagnética muy energética. Pero Rutherford se interesó mas por los alfas, de hecho, trabajo en ellas con Geiger y Marsden.
Situó una fuente radioactiva intensa en un contenedor de plomo cerrado pero con una pequeña abertura a través de la cual, salían los haces de partículas alfa.

Primero, decidieron hacer colisionar estar partículas en un lamina fina de mica. Como se esperaban, las partículas atravesaron sin problemas la lámina. Pero al poner cada vez más capas de mica el haz se iba haciendo más difuso, hasta que el grosor de la capa impedía que estas la atravesaran si no que se quedaban absorbidas en ella.



Mineral mica.

Esto les llevo a la siguiente pregunta: ¿Cómo es posible que las partículas alfa solo atraviesen la lámina fina de mica?
La mica está compuesta por átomos, que según la teoría de Thomson, es una masa eléctrica cargada positivamente que tiene incrustados en ella electrones cargados negativamente compensándola.


Teniendo en cuenta esto, los átomos en su conjunto, son neutros por lo que no entendían porque rechazaban a partículas positivas. La probabilidad de que el haz de partículas colisionara con un átomo, en este caso, de la mica, era muy baja. Pero cuando este se produjera, la energía del haz sería tan alta que deteriora la mica, descolocando sus átomos pero atravesándolo y sin apenas desviarse.
Rutherford pidió a Geiger y Marsden que en vez de poner mica pusieran dos metales, concretamente oro y platino para ver si estos eran capaces de hacer rebotar a las partículas del haz. Sus compañeros, lo primero que pensaron, era que, ambos metales estaban compuestos por átomos de la misma manera que la mica con lo que su efecto con respecto a el haz no podía ser muy diferente . Las láminas de ambos metales tenían que ser muy finas para que las partículas no quedaran absorbidas en ella.






Para llevar a cabo su experimento, colocó una pantalla semicircular de sulfato de cinc (ZnSO4) detrás de la lámina de oro sobre el cual se disparará el chorro de haz de partículas alfa. Al lanzar el chorro las partículas rebotaban, algunas incluso, con un ángulo de 90 grados.



Al repetir muchas veces el mismo procedimiento llegaron a la conclusión de que una de 8000 partículas incidentes rebotaba en la lámina de oro.
Hicieron lo mismo con pan de platino y sucedió lo mismo.
Se peguntaron que había en esos átomos que al chocar contra el oro rebotaran. Rutherford le pidió a sus colaboradores que investigaran como de pequeños tendrían que ser los átomos, como de compactos y cargados positivamente, ya que de otra forma, no los repelerían.
Tras unos días de investigación cayeron en la cuenta de que los átomos tenían toda la carga eléctrica positiva y toda su masa concentrada en una masa mucho más pequeña que el propio átomo descubriendo así el núcleo atómico. Esto explicaría como era posible que solo algunas partículas chocaran contra el oro y rebotaran hacía atrás, porque en realidad chocaban con los núcleos.
Además de tener electrones tenía protones en la misma proporción y carga eléctrica que los electrones. Lo único que variaba con respecto a ellos es que eran de tamaño superior. Estos protones (llamados así por Rutherford) se amontonaban formando así el núcleo y los electrones orbitaban alrededor de él siendo similar a nuestro sistema solar.


El sol es el núcleo y los planetas los electrones

Sin embargo, una duda más rondaba por la cabeza de Rutherford: ¿Cómo es posible que cargas eléctricas del mismo signo no se repelan en un espacio tan reducido?
Su respuesta a esa pregunta era que había una fuerza de la naturaleza que los unían y que seguramente entre los protones habría alguna partícula que neutralizara el poder de las cargas eléctricas positivas y de esta manera que suministrara esa fuerza. Así descubrió los neutrones en 1932.






REPASO POR LA HISTORIA DEL ÁTOMO:




Es como si se disparara un obús naval de buen calibre sobre una hoja de papel y rebotara.
En esta frase muestra la incomprensión que le suposo a Rutherford al encontrar que algo tan pesado y contundente como puede ser un obús puede rebotar con algo tan ligero cmom una hoja de papel, sin destruirlo si no rebotando en él.



ACTIVIDAD 6
En el modelo de Rutherford, los electrones se movían alrededor de un núcleo como hacían los planetas alrededor del sol. Sin embargo, los electrones no caían al núcleo ya que la fuerza de atracción electroestática era contrarrestada por la tendencia del electrón al moverse en línea recta. Este modelo sirvió hasta que se observó una contradicción, de acuerdo con las leyes del electromagnetismo, un electrón o todo objeto cargado eléctricamente que es acelerado, cuya dirección lineal es modificada, emite radiación electromagnética. En el modelo atómico de Rutherford, el electrón cambiaba su dirección lineal continuamente ya que seguía una trayectoria circular. Teniendo en cuenta esto, debería emitir una radiación electromagnética y esta causaría la disminución de la energía del electrón por lo que debería caer al núcleo. Fue sustituido por el modelo atómico de Borh un año más tarde.
MODELO DE RUTHERFORD 1911:

1)El átomo tiene una zona central llamada núcleo en la que se encuentra toda la carga positiva y casi toda la masa del átomo.
2)La zona exterior del átomo es la corteza por donde circulan los electrones (carga negativa) rodeando al núcleo.
3)Los electrones circulan a gran velocidad
4)El tamaño del núcleo es unas 100000 veces menor que el del átomo.
INTERACCIONES DE LA NATURALEZA:

Existen 4 interacciones fundamentales :



La gravitatoria: Fuerza de atracción que experimentan entre sí los objeto con masa

Electromagnética: Interacción que ocurre entre las partículas con carga eléctrica.

Nuclear fuerte: Es la responsable de que los protones y los neutrones están unidos entre sí formando el núcleo atómico. Tiene un alcance muy corto, de ahí al pequeño tamaño de los núcleos.

Nuclear débil: La encontramos en fenómenos radioactivos de tipo beta, que es lo mismo que la desintegración de partículas y núcleos atómicos.
En este caso (aplicándola al modelo atómico de Rutherford) la que nos interesa es la nuclear fuerte ya que sin esta fuerza se desintegraría el átomo empujado por la interacción electromagnética y estallaría como una bomba. Esta última también es muy importante ya que sin ella los electrones saldrían dispersados.
A Rutherford y su equipo se le considera el padre de la interacción nuclear ya que con su modelo atómico se aplican dos de ellas la nuclear fuerte (que fue la primera vez que apareció ya que no se había descubierto el núcleo antes) y la electromagnética que mantiene a los electrones orbitando alrededor del núcleo.
UN VIDEO PARA COMPRENDER:


ACTIVIDAD 7


από και για την επιστήμη

(http://www.makeyourcoatofarms.com/)