Interacciones Eléctricas Fundamentales

Atracción y Repulsión

Atracción: Es cuando dos cuerpos con cargas eléctricas diferentes (una positiva y otra negativa) se atraen mutuamente.

Repulsión: Es cuando dos cuerpos con cargas eléctricas iguales (ambas positivas o ambas negativas) se repelen.

Métodos de Electrización

Frotamiento

Este método consiste en frotar dos cuerpos de ciertos materiales entre sí.

Ejemplo: Si frotas una regla plástica con un paño de lana, la regla será capaz de atraer pequeños trozos de papel o incluso el pelo.

Contacto

Este método consiste en tocar un cuerpo eléctricamente neutro con otro cuerpo previamente electrizado.

Ejemplo: Si arrastras los pies por una alfombra, tu cuerpo adquiere carga eléctrica por frotamiento. Luego, si tomas la mano de otra persona, le traspasas parte de esas cargas eléctricas (generalmente electrones), quedando ambos cuerpos con carga del mismo signo.

Ley de Coulomb

Los postulados de Charles-Augustin de Coulomb describen la fuerza entre cargas eléctricas:

• La intensidad de la fuerza eléctrica es directamente proporcional al producto de las magnitudes de las cargas. Eso quiere decir que, mientras mayor sea la magnitud de las cargas que estén interactuando, mayor será la intensidad de la fuerza eléctrica entre ellas.
• La intensidad de la fuerza es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que separa las cargas. Esto significa que, mientras mayor sea la distancia entre las cargas, menor será la intensidad de la fuerza eléctrica.
• La fuerza actúa a lo largo de la línea recta que une las cargas. Esto quiere decir que la dirección de la fuerza entre cargas eléctricas coincide con la línea que une dichas cargas, y su sentido dependerá de si las cargas se atraen (signos opuestos) o se repelen (signos iguales).

Primeros Modelos Atómicos

Postulados de Dalton (Modelo Atómico de Dalton)

• Toda la materia está formada por átomos.
• Los átomos son partículas diminutas e indivisibles (según este modelo temprano).
• Los átomos de un mismo elemento son idénticos entre sí y poseen igual masa.
• Los átomos de diferentes elementos se combinan de acuerdo a relaciones numéricas enteras y sencillas para formar los compuestos químicos.
• En una reacción química, se produce un reordenamiento de átomos.
• En una reacción química, los átomos no se crean ni se destruyen (principio de conservación de la masa).

Modelo Atómico de Thomson

J.J. Thomson propuso un modelo de átomo en el cual este se representaba como una esfera compacta cargada positivamente, en la que se encontraban incrustados los electrones (con carga negativa). La carga negativa total de los electrones era equivalente a la carga positiva de la esfera, de modo que el átomo en conjunto resultaría eléctricamente neutro. Este modelo es conocido popularmente como el modelo del ‘budín de pasas’.

Conceptos Relacionados

• Rayos catódicos: Haz de partículas cargadas negativamente (electrones) que viajan en el vacío desde el electrodo negativo (cátodo) hacia el electrodo positivo (ánodo) dentro de un tubo de descarga.
• Partículas subatómicas: Partículas que componen el átomo, como los protones, neutrones y electrones.
• Cátodo: Electrodo negativo en un tubo de descarga u otro dispositivo eléctrico.
• Ánodo: Electrodo positivo en un tubo de descarga u otro dispositivo eléctrico.

Modelo Atómico de Rutherford

Para conocer más sobre la estructura interna del átomo, Ernest Rutherford y su equipo realizaron un famoso experimento en 1911. Este consistió en impactar una lámina muy delgada de oro con partículas alfa (núcleos de Helio, con carga positiva) emitidas por una fuente radiactiva.

Resultados del Experimento de la Lámina de Oro

• La gran mayoría de las partículas alfa atravesaban la lámina de oro sin desviarse o con desviaciones mínimas.
• Una pequeña fracción de las partículas alfa era desviada considerablemente al atravesar la lámina.
• Una mínima parte de las partículas alfa (aproximadamente 1 de cada 8000) chocaba con la lámina y rebotaba hacia atrás, en dirección a su origen.

Características del Átomo según Rutherford

• El átomo está formado principalmente por espacio vacío.
• Posee un núcleo central muy pequeño y denso, donde se concentra casi toda la masa y toda la carga positiva del átomo.
• Alrededor del núcleo se encuentra la envoltura o corteza electrónica, donde los electrones (con carga negativa) giran alrededor del núcleo.
• El tamaño total del átomo es aproximadamente 10.000 veces mayor que el tamaño de su núcleo.
• En un átomo eléctricamente neutro, el número de protones en el núcleo es igual al número de electrones en la envoltura.

Características del Núcleo

Se ubica en el centro del átomo. Contiene los protones (partículas con carga positiva) y los neutrones (partículas sin carga eléctrica), que poseen masas similares y son mucho más masivos que los electrones. El núcleo tiene carga positiva debido a los protones y concentra casi toda la masa del átomo.

Características de la Envoltura (Corteza)

En ella se encuentran los electrones, moviéndose a gran velocidad en el espacio alrededor del núcleo. La masa de la envoltura es despreciable en comparación con la masa del núcleo (la masa de un electrón es aproximadamente 1/1836 veces la masa de un protón). La envoltura posee carga negativa debido a los electrones.

Postulados de Bohr (Modelo Atómico de Bohr)

Niels Bohr propuso un modelo para el átomo de hidrógeno basado en los siguientes postulados:

• Los electrones giran alrededor del núcleo únicamente en órbitas circulares fijas y definidas, llamadas niveles de energía o capas energéticas. A cada nivel le corresponde una energía específica.
• Los electrones que se encuentran en niveles más cercanos al núcleo poseen menor energía que los que se encuentran en niveles más alejados de él.
• Mientras un electrón permanece en una órbita permitida (un estado estacionario), no emite ni absorbe energía.
• Si un electrón absorbe energía de una fuente externa (como luz o calor) en una cantidad exacta (un cuanto de energía), puede ‘saltar’ desde un nivel de menor energía a uno de mayor energía (transición a un estado excitado).
• Si un electrón regresa desde un nivel de mayor energía a uno de menor energía, debe emitir energía en forma de radiación electromagnética (luz), cuya energía es igual a la diferencia de energía entre los dos niveles.