UN PASEO POR EL DESCUBRIMIENTO DEL ATOMO, LA RADIACION, LA TABLA CUANTICA Y LAS APLICACIONES MODERNAS DE LOS RAYOS X, POR GUSTAVO SOSA ESCALADA, DE ARGENTINA.

1. HISTORIA DE LA RADIOFISICA
GUSTAVO SOSA ESCALADA
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2. INDICE
1 INTRODUCCION
2 LA FILOSOFIA DE LOS ELEMENTOS
3 DE LA ALQUIMIA A LA CIENCIA
5 LOS PRIMEROS CIENTIFICOS
6 EL APORTE DE LA QUIMICA
7 LAS PRIMERAS APLICACIONES ELECTRICAS
8 LAS ONDAS ELECTROMAGNETICAS
9 DEFINIENDO LOS ELEMENTOS
10 DESCUBRIMIENTO DE LA RADIACION
11 EL SIGLO XX
12 LA SEGUNDA GUERRA MUNDIAL
13 RADIOFISICA EN LA ACTUALIDAD
2

3. 1 INTRODUCCION:
Soy técnico radiólogo, y a lo largo de mi carrera descubrí que hay muchos
técnicos, médicos y gente en general que está muy interesada en la radiación.
Es común confundir la radiación con la radioactividad, comúnmente
llamada radiactividad, sin la “o”, y en esta época de celulares, microondas, usinas
nucleares, radares, tomografías y resonancias mucha gente se pregunta que
peligro corre realmente y hasta dónde pueden llegar las influencias genéticas.
La radiación es un tipo de energía que se origina en la capa de electrones
de los átomos, por ejemplo luz, calor, ondas de radio, microondas. En cambio la
radiactividad es propia del núcleo atómico, por ejemplo partículas alfa, beta y rayos
gamma.
Al intentar estudiar estos fenómenos, uno se encuentra en Internet o en
libros científicos, una serie de conocimientos aislados repletos de complicadas
fórmulas, de modo que resulta muy difícil adquirir claridad sobre un tema, porque
siempre falta la base del mismo. Por ejemplo, en un artículo leemos que tal
alimento está esterilizado por rayos gamma, pero no se entiende si queda radiación
o no en esos alimentos, o durante cuánto tiempo. O si al hacerse una tomografía o
cámara gamma, quedamos radiactivos.
En radiofísica tenemos varias categorías, tales como radiofísica aplicada a
la medicina con el fin de obtener imágenes diagnósticas a través de radiografías,
tomografía, resonancia, positrones, cámara gamma, etc. 3

4. También tenemos la radiofísica aplicada a la medicina nuclear, con la
elaboración de radiofármacos.
También tenemos la especialidad en dosimetría y protección
radiológica, tales como radioterapia, acelerador lineal, bomba de cobalto, etc.
En general, tanto los médicos como los técnicos radiólogos conocen
hasta cierto punto los materiales e instrumentos que utilizan en el hospital, pero
muchas veces desconocen la teoría básica que rige detrás de cada instrumento
o cada compuesto radiactivo utilizado.
Yo creo que si tuvieran un panorama más básico, en el futuro podrían
ayudar con nuevas ideas a obtener un mejor diagnóstico, a minimizar el efecto
de la radiación sobre el paciente, o a mejorar la eficiencia de los equipos.
En teoría, el técnico está preparado para utilizar los instrumentos sin un
conocimiento profundo de la parte científica, sólo la parte práctica. Y el
especialista debería conocer la teoría atómica y nuclear, las causas y efectos en
su totalidad, aunque no esté al tanto de cómo funciona cada equipo específico.
El técnico se ocupa de la parte práctica, y el científico de la parte
teórica. Pero yo creo que como la medicina no es una ciencia exacta, esto no se
cumple al 100%, y que siempre es bueno que ambos conozcan las causas y
efectos de cada procedimiento. Por eso yo prefiero relatar la historia de los
descubrimientos científicos desde su origen, para poder seguir el hilo de esta
verdadera aventura del conocimiento, de modo que el lector pueda ir
procesando y relacionando los descubrimientos del pasado con los inventos del
4
presente.

5. Si hubiera que elegir el tema central de la radiofísica, en mi opinión éste
seria el tubo de Crookes para la radiación y el uranio para la radiactividad.
Por eso voy a comenzar con la historia de las partes que nos interesan de
todos los temas que llevan a esos dos descubrimientos que son:
LA HISTORIA DE LA QUIMICA
LA HISTORIA DE LA ELECTRICIDAD
LA HISTORIA DEL ÁTOMO
LA HISTORIA DE LA OPTICA
En cuanto a la historia de
los elementos, y a título de
introducción, sugiero ver este
primer video que explica la
incesante lucha por comprender,
desde tiempos ancestrales, cómo
está formada la materia y la
energía. Luego lo explicaremos
detalladamente, paso a paso y en
orden histórico.
Cliquear sobre la imagen o el link para ver el
video (con sonido). Si no se abre asegurarse
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5
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VIDEO DE LA ALQUIMIA A LA CIENCIA

6. Teniendo en cuenta que el origen
de la ciencia proviene de los antiguos
griegos, se ha tomado la costumbre de
utilizar las letras del alfabeto griego para la
mayoría de las fórmulas científicas y
técnicas.
Por ese motivo me parece
prudente conocer todas las letras, tanto
mayúsculas como minúsculas, ya que el no
saber cómo se pronuncia uno de éstos
símbolos tiende a confundir o producir una
laguna mental a la hora de aplicar las
fórmulas.
Así, desde el primer capítulo
debemos saber pronunciar al menos la
mayoría de estas letras griegas para
manejar con fluidez las fórmulas que
veremos mas adelante.
6

7. 2 LA FILOSOFIA DE LOS ELEMENTOS
Año 450 a. C. Empédocles afirma que todas las cosas se componen de
cuatro elementos primarios: tierra, aire, fuego y agua, sobre los cuales actúan dos
fuerzas opuestas y activas (amor y odio, o afinidad y antipatía) que terminan por
combinarlos o separarlos en formas infinitamente variadas.
Obviamente para entender esto debemos, en primer lugar,
entender qué es un átomo; y vamos a estudiarlo desde su antiquísimo origen.
La palabra átomo viene del antiguo griego, y significa INDIVISIBLE. Es de
la época de Aristóteles y Platón.
Los antiguos filósofos griegos consideraban que si a la materia la
cortábamos por la mitad una y otra vez, llegaríamos a un punto en el cual ya no
podríamos volver a cortarla, y nos encontraríamos que estaba formada por
pequeñísimos ladrillos indivisibles (átomos) que conforman la estructura de la
materia.
Además creían que había cinco tipos de átomos que correspondían a los
cinco elementos filosóficos: tierra, agua, fuego, aire y quintaesencia o alma.
Cada sólido platónico pertenece a un elemento y color. Platón fue el
maestro de Aristóteles, quien en el año 350 a. C, expandiendo lo dicho por
Empédocles, propone la idea de una sustancia como una combinación de «materia»
y «forma». A continuación, publica la teoría de los cinco elementos (fuego, agua,
tierra, aire y éter), la cual es ampliamente aceptada en todo el mundo occidental por
más de un milenio. 7

8. PLATON
Si bien ahora sabemos que existen más de 100 elementos y que los
átomos no tienen estas cinco formas, hay que reconocer que muchas moléculas y
microcristales tienen la estructura geométrica descripta por estos antiguos sabios.
Luego vinieron los alquimistas, en la época medieval, que en realidad
fueron los exploradores y padres de la química moderna
En 1267 El alquimista inglés Roger Bacon publica Opus Maius que, entre
otras cosas, propone una de las primeras formas del método científico, además de
contener los resultados de sus experimentos hechos con pólvora.
En 1530 El suizo Paracelso desarrolla, una subdisciplina de la alquimia
dedicada a la extensión de la vida, siendo el origen de la actual farmacología. Se8
afirma que él es el primero en utilizar el término «química».

9. En 1637 René Descarte publica la obra “Discurso del Método”, que
contiene un esquema del método científico.
Desde la antigüedad se sabía que al frotar el ámbar contra algunas telas,
se producían efectos de atracción o repulsión electrostáticos.
Además de las pistas ofrecidas por la luz y la química, hubo una tercera
serie de descubrimientos que perfilaban la estructura atómica: la electricidad.
La historia de la electricidad comienza con
Tales de Mileto, filósofo griego del año 600 antes de
Cristo. Ya en esa época se sabía que el ámbar
frotado con alguna tela podía atraer pequeños
objetos aislantes.
Sin embargo fue William Gilbert en el año
1660 quien definió la palabra griega electrón como
ámbar, refiriéndose a la fuerza electrostática capaz
de producir pequeñas chispas y atraer objetos. Fué
el primero en aplicar el término Electricidad del
Griego "elektron" = ámbar. Además estudió la
brújula. Gilbert es ahora la unidad de medida de la
fuerza magnetomotriz.
BRUJULA DE 1562
9

10. En 1650 Las investigaciones de Gilbert
fueron continuadas por el físico alemán Otto
Von Guericke (1602-1686).
En las investigaciones que realizó
sobre electrostática observó que se producía
una repulsión entre cuerpos electrizados luego
de haber sido atraídos.
Ideó la primera máquina electrostática
y sacó chispas de un globo hecho de azufre, lo
cual le llevó a especular sobre la naturaleza
eléctrica de los relámpagos. Fue la primera
persona que estudió la luminiscencia.
Máquina que consiste de una esfera de azufre
torneada, con una manija a través de la cual, la
carga es inducida al posar la mano sobre la
esfera.
10

11. 3 DE LA ALQUIMIA A LA CIENCIA
La alquimia es la madre de la física y química modernas, y hasta el
mismo Sir Isaac Newton, el padre de la ciencia, practicó la alquimia en forma
vedada.
La alquimia era una colección de conocimientos aislados y experimentos
con azufre, sales, metales, materia orgánica y misteriosas pociones, que tenía
como finalidad material el poder transformar metales comunes en metales
preciosos, y destilar la piedra filosofal que otorga la perfecta salud y la vida eterna.
Como objetivo espiritual pretendía transformar un alma bruta como el
plomo en una noble como el oro.
Durante la edad media fue prohibida por la iglesia en toda Europa, razón
por la cual se formaron muchas logias y sociedades secretas. Así se fue
transformando en una práctica, oculta, prohibida, y siempre existía el rumor de
que tal alquimista había logrado transmutar plomo en oro, o que tal otro había
descubierto una poción secreta para curar cierta enfermedad,
Se puede considerar que con Newton alrededor del año 1670 comienza
la verdadera ciencia para reemplazar lentamente a la alquimia.
Newton estudió la luz, la gravedad y creó el cálculo matemático, pero no
propuso ningún modelo de átomo. Los científicos de la edad media consideraban
que los átomos eran pequeñísimos cuerpos de diversas formas geométricas,
seguramente parecidas a los cristales de sal, cuarzo, azufre, etc. y con
misteriosas propiedades. 11

12. Sin embargo, Newton exploró una clave fundamental para la futura
comprensión del átomo, el espectro. Como todo el mundo, él también se
maravillaba al ver un arco iris, cuando las gotas de lluvia reflejan los rayos solares.
Los artesanos de la época fabricaban todo tipo de recipientes de cristal,
que al recibir la luz del sol, proyectaban un pequeño espectro.
Conociendo este principio, Newton diseñó un cuarto absolutamente oscuro
con una ranura para permitir entrar un rayito de sol, y al interponer en su trayectoria
un prisma de cristal, lograba descomponer la luz blanca en seis colores que se
proyectaban en la pared opuesta; roja, naranja, amarilla, verde, azul y violeta. Más
tarde la masonería y otros clanes de científicos hablarían de 7 colores, agregando
el índigo entre el azul y el violeta. Con eso le daban un toque místico para
relacionar al espectro con los 7 días de la creación. SIMULACION PRISMAS
12

13. La luz es una forma de radiación, y surge de la parte externa del átomo.
Se tardaría cientos de años en descifrar la verdadera estructura del átomo, y el
secreto principal estaba en el espectro.
Cuando la luz solar atraviesa un prisma simple, se forma un espectro
borroso, que no dice mucho sobre la estructura atómica del sol, pero si la luz viniera
de un punto luminoso y estuviera enfocada por una serie de lentes, veríamos en el
espectro una serie líneas brillantes y oscuras que tienen que ver con la composición
química, la temperatura, y la energía de la fuente luminosa. .
Newton no tenía la menor
posibilidad de estudiar el código
espectral porque en aquella época
apenas se conocían los lentes, tal
vez ni siquiera el telescopio, que
fue perfeccionado por Galileo
Galilei alrededor del año 1660,
apenas 10 años antes. Y tampoco
sospechaba que la luz era una
onda electromagnética, una de las
4 fuerzas fundamentales del
universo. La gravedad era otra de
esas 4 fuerzas. En el futuro se
descubrirían la interacción fuerte y
13
la interacción débil.
VIDEO FUERZAS FUNDAMENTALES

14. 4 LOS PRIMEROS CIENTIFICOS
Después de Newton, en el período comprendido entre 1660 y 1900, se
dio una cantidad de descubrimientos e inventos mecánicos, físicos y químicos, y lo
que más nos interesa, la electricidad.
En 1661 Robert Boyle publica “El químico Escéptico”, un tratado que trata
sobre las diferencias entre la química y la alquimia. Este contiene asimismo
algunas de las primeras nociones sobre los átomos, las moléculas y las
Reacciones químicas, con lo que marca el inicio de la historia de la química
moderna.
En 1700 El físico inglés Stephen Gray (1666-1736) estudió
principalmente la conductividad eléctrica de los cuerpos y, después de muchos
experimentos, fue el primero en 1729 en transmitir electricidad a través de un
conductor. En sus experimentos descubrió que para que la electricidad, o los
"efluvios" o "virtud eléctrica", como él la llamó, pudiera circular por el conductor,
éste tenía que estar aislado de tierra. Posteriormente estudió otras formas de
transmisión y, junto con los científicos G. Wheler y J. Godfrey, clasificó los
materiales en conductores y aislantes de la electricidad.
1733 El científico francés Charles du Fay (1698-1739) al enterarse de los
trabajos de Stephen Gray, dedicó su vida al estudio de los fenómenos eléctricos.
Du Fay, entre otros muchos experimentos, observó que una lámina de oro
siempre era repelida por una barra de vidrio electrificada.
14

15. ELECTRICIDAD
POSITIVA Y
NEGATIVA
FRANCOIS DE
CISTERNAY DU FAY
Publicó sus trabajos en 1733
siendo el primero en identificar la
existencia de dos tipos de cargas
eléctricas (denominadas hoy en día
positiva y negativa), que él denominó
carga vítrea y carga resinosa, debido a
que ambas se manifestaban de una
forma al frotar, con un paño de seda, el
vidrio (carga positiva) y de forma
distinta al frotar, con una piel, algunas
substancias resinosas como el ámbar o
la goma (carga negativa).
Esta dualidad de cargas es
sumamente importante porque sienta
las bases para el futuro modelo
atómico, con núcleo positivo y 15
electrones negativos. VIDEO ELECTRICIDAD ESTATICA

16. En 1735 El químico sueco Georg Brandt analiza un pigmento de color
azul oscuro hallado en mineral de cobre. Más tarde, demuestra que dicho
pigmento contiene un nuevo elemento, que sería denominado cobalto, que ahora
es usado en telecobaltoterapia.
En 1745 El físico holandés Pieter Van
Musschenbroeck (1692-1761), que trabajaba en la
Universidad de Leyden, efectuó una experiencia para
comprobar si una botella llena de agua podía conservar
cargas eléctricas. Esta botella consistía en un recipiente
con un tapón al cual se le atraviesa una varilla metálica
sumergida en el líquido. La varilla tiene una forma de
gancho en la parte superior al cual se le acerca un
conductor cargado eléctricamente. Durante la experiencia
un asistente separó el conductor y recibió una fuerte
descarga al aproximar su mano a la varilla, debida a la
electricidad estática que se había almacenado en la
botella. De esta manera fue descubierta la botella de
Leyden y la base de los actuales condensadores
eléctricos, llamados incorrectamente capacitores por
anglicismo.
SIMULADOR CAPACITOR
16

17. En 1747 Benjamín Franklin inició sus experimentos sobre la electricidad;
defendió la hipótesis de que las tormentas son un fenómeno eléctrico y propuso un
método efectivo para demostrarlo. En 1752 publicó en Londres en su famoso
almanaque (Poor Richard’s Almanack), una aplicación donde propuso la idea de
utilizar varillas de acero en punta, sobre los tejados, para protegerse de la caída de
los rayos. Su teoría se ensayó en Inglaterra y Francia antes incluso de que él
mismo ejecutara su famoso experimento con una cometa en 1752.
17
VIDEO CAPACIDAD Y POTENCIAL

18. En 1747 Sir William Watson (1715-1787), médico y físico inglés, estudió
los fenómenos eléctricos. Realizó reformas en la botella de leyden agregándole una
cobertura de metal, descubriendo que de esta forma se incrementaba la descarga
eléctrica. En 1747 demostró que una descarga de electricidad estática es una
corriente eléctrica. Fue el primero en estudiar la propagación de corrientes en gases
enrarecidos.
Hubo muchísimos descubrimientos por parte de Oersted, Galvani,
Coulomb, Hertz, Volta, Ampere, Watt, Ohm, desde 1600 hasta el presente, pero el
químico británico Joseph Priestley no sólo fué el primero en darse cuenta de que la
electricidad es una diferencia de cargas positiva y negativa, sino que fue alrededor
de 1766 quien definió que la fuerza entre dos cargas eléctricas es proporcional al
cuadrado de su distancia.
18

19. Esta ley es fundamental en todos los órdenes, magnetismo, gravitación,
dispersión de la luz, calor, radiación, etc.
Si yo enciendo una vela de modo que ilumine una pared a 1 metro de
distancia, la luz será por ejemplo equivalente a 9 lumen (medida de luz). Si ahora la
alejo a 2 metros, la pared brillará sólo con 4 lumen, y si la alejo a 3 metros, brillará
con 1 lumen.
Más adelante veremos que esta ley se usa muchísimo en radiología,
radioterapia y medicina nuclear. También todas las ondas del espectro
electromagnético, tales como radar, de radio, luz microondas, wifi, etc. se disipan en
esa proporción.
Con estas 3 pistas principales y muchas más, los científicos del siglo XIX se
volcaron a la tarea de descubrir qué es un átomo, cómo es su estructura, y sobre
todo cómo funciona.
Priestley demostró que la carga eléctrica se distribuye uniformemente en la
superficie de una esfera hueca, y que en el interior de la misma, no hay un campo
eléctrico, ni una fuerza eléctrica.
Priestley además descubrió el oxígeno.
Joseph Priestley
19

20. En 1777 Charles Agustín de Coulomb
(1736-1806) inventó la balanza de torsión con la cual,
midió con exactitud la fuerza entre las cargas eléctricas y
corroboró que dicha fuerza era proporcional al producto
de las cargas individuales e inversamente proporcional al
cuadrado de la distancia que las separa. Coulomb es la
unidad de medida de Carga eléctrica.
Este físico e ingeniero francés (1736 - 1806) fue el primero en establecer
las leyes cuantitativas de la electrostática, además de realizar muchas
investigaciones sobre magnetismo, rozamiento y electricidad. Sus investigaciones
científicas están recogidas en siete memorias, en las que expone teóricamente los
fundamentos del magnetismo y de la electrostática. En 1777 inventó la balanza de
torsión para medir la fuerza de atracción o repulsión que ejercen entre sí dos cargas
eléctricas y estableció la función que liga esta fuerza con la distancia. Con este
invento, culminado en 1785, Coulomb pudo establecer la expresión de la fuerza
entre dos cargas eléctricas q y Q en función de la distancia d que las separa,
actualmente conocida como ley de Coulomb. Coulomb también estudió la
electrización por frotamiento y la polarización e introdujo el concepto de momento
magnetico. El Coulomb (símbolo C), fue castellanizado a culombio. 20

21. 6 EL APORTE DE LA QUÍMICA
Todos los descubrimientos eléctricos que empezaron a asombrar al
mundo, estaban relacionados con la nueva química, que ya contaba con
verdaderos genios que surgían a fines del siglo XVIII.
En 1778 El francés Antoine Lavoisier, considerado como «el padre de la
química moderna», identifica y nombra al oxígeno, además de reconocer su
importancia y participación en el proceso de la combustión. En 1787 Lavoisier
publica Método de nomenclatura química, el primer sistema moderno de
nomenclatura química.
En 1780 El médico y físico italiano Luigi Galvani (1737-1798) se hizo
famoso por sus investigaciones sobre los efectos de la electricidad en los músculos
de los animales. Mientras disecaba una rana halló accidentalmente que sus patas
se contraían al tocarlas con un objeto cargado de electricidad. Por ello se le
considera el iniciador de los estudios del papel que desempeña la electricidad en el
funcionamiento de los organismos animales.
De sus discusiones con otro gran científico italiano de su época,
Alessandro Volta, sobre la naturaleza de los fenómenos observados, surgió la
construcción de la primera pila, o aparato para producir corriente eléctrica continua,
llamado pila de volta. El nombre de Luigi Galvani sigue hoy asociado con la
electricidad a través de términos como galvanismo y galvanización. Sus estudios
preludiaron una ciencia que surgiría mucho después: la neurofisiología, estudio del
funcionamiento del sistema nervioso en la que se basa la neurología, 21

22. Otra pista que llevó al conocimiento del átomo fue el desarrollo de la
química, en especial los trabajos de John Dalton, alrededor del año 1800. Si bien no
propuso una teoría sobre la estructura del átomo, si pudo descubrir la ley de
proporciones múltiples, que dice que la materia está compuesta por átomos de
diferentes masas que se combinan en proporciones sencillas para formar
compuestos.
Es decir, por ejemplo, si yo tengo una molécula de agua, ésta debe estar
formada por átomos, dos de hidrógeno y uno de oxígeno, relación de 2 a 1,
números enteros y pequeños.
También explicó la diferencia entre mezcla y combinación. Supongamos
que yo tengo dos recipientes, uno con azufre en polvo, y otro con limaduras de
hierro, ambos son elementos puros.
El azufre es combustible, de modo que si enciendo una pizca de azufre se
quemará con una llama azul y emanará un humo blanco venenoso. Pero si le
acerco un imán al azufre no reacciona, no lo atrae.
El hierro no es combustible, de modo que no se quema al acercarle un
fósforo, pero sí es magnético, de modo que con un imán puedo atraer las
limaduras.
Ahora mezclo los dos elementos en un crisol más grande. Los elementos
están ahora mezclados, pero yo sigo siendo capaz de separarlos. Si le acerco un
imán, atraigo solamente el hierro. Y si le acerco un fósforo quemo solamente el
azufre. Es químicamente una mezcla porque sus componentes conservan sus
propiedades primitivas. 22

23. Pero ahora caliento el crisol hasta que ambos elementos se funden, de
modo que el hierro y el azufre se combinan en la proporción 1 a 2, un átomo de
hierro con dos de azufre, formando sulfuro de hierro más conocido como pirita u oro
falso.
La pirita es una combinación y sus cristalitos son cubos perfectos,
brillantes, dorados. Ya no es una mezcla, es una combinación. Ya perdieron ambos
elementos sus propiedades primitivas, ya no se quema ni es atraída por un imán.
Esta es la diferencia entre mezcla y combinación descubierta por Dalton,
los átomos en proporciones de números enteros y pequeños forman moléculas con
nuevas propiedades, y su estructura cristalina es similar a la descripta por los 5
elementos de la filosofía griega.
A principios del siglo XIX, John Dalton propuso un primer modelo atómico, y
lo imaginó como una esfera. Explicó que existen distintos modelos de átomos que se
combinan en formas específicas.
Por ejemplo, el átomo del azufre es distinto al del hierro. Todos los
elementos tienen átomos distintos entre sí, lo cual determina sus propiedades, tale
como masa, densidad, acidez, brillo metálico, conductividad eléctrica o térmica,
radiactividad, etc.
Para poder deducir la teoría atómica, resultaba imprescindible estudiar
tantos elementos como fuera posible, sin confundirlos con los compuestos, las
combinaciones químicas.
23

24. En 1800 El físico italiano Alessandro Volta
Alessandro Volta (1745-1827) inventa
la pila, precursora de la batería
eléctrica. Con un apilamiento de VER SIMULACION BATERIA
discos de cinc y cobre, separados por
discos de cartón humedecidos con un
electrolito, y unidos en sus extremos
por un circuito exterior, Volta logró,
por primera vez, producir corriente
eléctrica continua a voluntad. Dedicó
la mayor parte de su vida al estudio
de los fenómenos eléctricos, inventó
el electrómetro y el eudiómetro y
escribió numerosos tratados
científicos. Por su trabajo en el
campo de la electricidad, Napoleón
Bonaparte le nombró conde en 1801.
La unidad de tensión electrica o
fuerza electromotriz, el Volt (símbolo
V), castellanizado como voltio, recibió
ese nombre en su honor. Alessandro
Volta, al elaborar la primera batería
química, funda la disciplina de la 24
electroquímica. VIDEO LA BATERIA ELECTRICA

25. En 1803 John Dalton propone la ley de Dalton, que describe la relación
entre los componentes de una mezcla de gases y la presión relativa que ejerce cada
uno en la mezcla total.
En 1808 Dalton publica su obra Nuevo sistema de filosofía química, que
contiene la primera descripción científica moderna de la teoría atómica, así como
una clara exposición de la ley de las proporciones múltiples.
En 1807 Sir Humphry Davy (1778-1829). Químico británico. Se le considera
el fundador de la electroquímica, junto con Volta y Faraday. Davy contribuyó a
identificar experimentalmente por primera vez varios elementos químicos mediante
la electrólisis y estudió la energía involucrada en el proceso.
Entre 1806 y 1808 publica el resultado de sus investigaciones sobre la
electrólisis, donde logra la separación del magnesio, bario, estroncio, calcio, sodio,
potasio y boro.
En 1807 fabrica una pila con más de 2.000 placas dobles con la que
descubre el cloro y demuestra que se trata de un elemento químico, dándole ese
nombre debido a su color amarillo verdoso. Junto a W.T. Brande consigue aislar al
litio de sus sales mediante electrólisis del óxido de litio (1818). Fue jefe y mentor de
Michael Faraday.
Creó además una lámpara de seguridad para las minas que lleva su
nombre (1815) y fue pionero en el control de la corrosión mediante la protección
catódica.
25

26. 7 LAS PRIMERAS APLICACIONES
DE LA ELECTRICIDAD Hans Christian
Orsted
En 1813 El físico y químico
danés Hans Christian Orsted SIMULACION CAMPO MAGNETICO
(1777-1851) fue un gran estudioso
del electromagnetismo. En 1813
predijo la existencia de los
fenómenos electromagnéticos y en
1819 logró demostrar su teoría
empíricamente al descubrir, junto
con Ampère, que una aguja
imantada se desvía al ser colocada
en dirección perpendicular a un
conductor por el que circula una
corriente eléctrica, descubrimiento
crucial en el desarrollo de la
electricidad, ya que puso en
evidencia la relación existente entre
la electricidad y el magnetismo. En
homenaje a sus contribuciones se
denominó Oersted (símbolo Oe) a
la unidad de intensidad de campo
26
magnético en el sistema Gauss.
VIDEO INDUCCION ELECTROMAGNETICA

27. En 1821 el médico e investigador físico natural de Estonia, Thomas
Johann Seebeck (1770-1831) descubrió el efecto termoeléctrico. En 1806 descubrió
también los efectos de radiación visible e invisible sobre sustancias químicas como
el cloruro de plata. En 1808, obtuvo la primera combinación química de amoníaco
con óxido mercúrico. A principios de 1820, Seebeck realizó variados experimentos
en la búsqueda de una relación entre la electricidad y calor. En 1821, soldando dos
alambres de metales diferentes (cobre y bismuto) en un lazo, descubrió
accidentalmente que al calentar uno a alta temperatura y mientras el otro se
mantenía a baja temperatura, se producía un campo magnético. Seebeck no creyó,
o no divulgó que una corriente eléctrica era generada cuando el calor se aplicaba a
la soldadura de los dos metales. En cambio, utilizó el término termomagnetismo
para referirse a su descubrimiento. Actualmente se lo conoce como efecto Peltier-
Seebeck o efecto termoeléctrico y es la base del funcionamiento de los termopares.
Año 1822 el físico y matemático francés André-Marie Ampère (1775-1836)
está considerado como uno de los descubridores del electromagnetismo. Es
conocido por sus importantes aportaciones al estudio de la corriente eléctrica y el
magnetismo que constituyeron, junto con los trabajos del danés Hans Chistian
Oesterd, el desarrollo del electromagnetismo. Sus teorías e interpretaciones sobre
la relación entre electricidad y magnetismo se publicaron en 1822, en su Colección
de observaciones sobre electrodinámica y en 1826, en su Teoría de los fenómenos
electrodinámicos. Ampère descubrió las leyes que determinan el desvío de una
aguja magnética por una corriente eléctrica, lo que hizo posible el funcionamiento
27
de los actuales aparatos de medida.

28. Descubrió las
acciones mutuas entre André-Marie Ampère
corrientes eléctricas, al
demostrar que dos
conductores paralelos por los SIMULACION DEL CAMPO DE UN CONDUCTOR
que circula una corriente en el
mismo sentido, se atraen,
mientras que si los sentidos de
la corriente son opuestos, se
repelen. La unidad de
intensidad de corriente
eléctrica, el Ampère (símbolo
A), castellanizada como
Amperio, recibe este nombre
en su honor.
El amperaje es el
caudal o cantidad de
electrones por segundo que
fluyen por un conductor
eléctrico, mientras que el
voltaje es la tensión, o
diferencia de potencial que
existe entre los polos de ese 28
mismo conductor. VIDEO VOLTAJE ENERGIA FUERZA

29. El físico británico William Sturgeon (1783-1850) inventó en 1825 el primer
electroimán. Era un trozo de hierro con forma de herradura envuelto por una bobina
enrollada sobre él mismo. Sturgeon demostró su potencia levantando 4 kg con un
trozo de hierro de 200 g envuelto en cables por los que hizo circular la corriente de
una batería. Sturgeon podía regular su electroimán, lo que supuso el principio del
uso de la energía eléctrica en máquinas útiles y controlables, estableciendo los
cimientos para las comunicaciones electrónicas a gran escala.
Este dispositivo condujo a la
invención del telégrafo, el motor
eléctrico y muchos otros
dispositivos que fueron base de
la tecnología moderna. En 1832
inventó el conmutador para
motores eléctricos y en 1836
inventó el primer galvanómetro
de bobina giratoria.
29
VIDEO MAGNETISMO

30. Georg Simon Ohm (1789-1854) fue un físico y matemático alemán que
estudió la relación entre el voltaje V aplicado a una resistencia R y la intensidad de
corriente I que circula por ella.
En 1827 formuló la ley que lleva su nombre (la ley de Ohm),
cuya expresión matemática es V = I · R. También se interesó
por la acústica, la polarización de las pilas y las interferencias
luminosas. En su honor se ha bautizado a la unidad de
resistencia eléctrica con el nombre de Ohm (símbolo Ω),
castellanizado a Ohmio.
VER SIMULADOR RESISTENCIAS
VER SIMULADOR LEY DE OHM
VER SIMULADOR RESISTENCIAS SERIE PARALELO
En 1830 el estadounidense Joseph Henry (1797-1878) fue un físico que
investigó el electromagnetismo y sus aplicaciones en electroimanes y relés.
Descubrió la inducción electromagnética, simultánea e independientemente de
Faraday, cuando observó que un campo magnético variable puede inducir una
fuerza electromotriz en un circuito cerrado.
En su versión más simple, el experimento de Henry consiste en desplazar
un segmento de conductor perpendicularmente a un campo magnético, lo 30 que
produce una diferencia de potencial entre sus extremos.

31. Esta fuerza electromotriz inducida se explica por la
fuerza de Lorentz que ejerce el campo magnético sobre los
electrones libres del conductor. En su honor se denominó
Henry (símbolo H) a la unidad de inductancia, castellanizada
como Henrio.
SIMULACION FUERZA DE LORENTZHenry
Joseph
1832-1835. El matemático, astrónomo y físico alemán Johann Carl
Friedrich Gauss (1777-1855), hizo importantes contribuciones en campos como la
teoría de números, el análisis matemático, la geometría diferencial, la geodesia, la
electricidad, el magnetismo y la óptica.
Considerado uno de los matemáticos de mayor y más duradera influencia,
se contó entre los primeros en extender el concepto de divisibilidad a conjuntos
diferentes de los numéricos.
En 1831 se asoció al físico Wilhelm Weber durante seis fructíferos años
durante los cuales investigaron importantes problemas como las Leyes de Kirchhoff
y del magnetismo, construyendo un primitivo telégrafo eléctrico. Su contribución
más importante a la electricidad es la denominada Ley de Gauss, que relaciona la
31
carga eléctrica q contenida en un volumen V con el flujo del campo eléctrico sobre

32. la cerrada superficie S que encierra el volumen V, cuya expresión
matemática es:
En su honor se dio el nombre de Gauss (símbolo G) a la unidad de
intensidad de campo magnético del Sistema Cegesimal de
Unidades (CGS). Su relación con la correspondiente unidad del
Sistema Internacional de Unidades (SI), el Tesla (símbolo T), es
1 G = 10-4 T.
En 1834 el físico estonio Heinrich Friedrich Lenz (1804-1865) formuló en
1834 la ley de la oposición de las corrientes inducidas, conocida como Ley de Lenz,
cuyo enunciado es el siguiente: El sentido de las corrientes, o fuerza electromotriz
inducida, es tal que siempre se opone a la variación del flujo que la produce.
También realizó investigaciones significativas sobre la conductividad de los
cuerpos, en relación con su temperatura, descubriendo en 1843 la relación entre
ambas; lo que luego fue ampliado y desarrollado por James Prescott Joule, por lo
que pasaría a llamarse Ley de Joule.
Jean Peltier (1785-1845) descubrió en 1834 que cuando circula una
corriente eléctrica por un conductor formado por dos metales distintos, unidos por
una soldadura, ésta se calienta o enfría según el sentido de la corriente (efecto
Peltier). 32

33. 8 LAS ONDAS ELECTROMAGNETICAS
1831 El físico y químico inglés Michael Faraday (1791-1867), discípulo de
Humphry Davy, es conocido principalmente por su descubrimiento de la inducción
electromagnética, que ha permitido la construcción de generadores y motores
eléctricos, y de las leyes de la electrólisis por lo que es considerado como el
verdadero fundador del electromagnetismo y de la electroquímica. En 1831 trazó el
campo magnético alrededor de un conductor por el que circula una corriente
eléctrica, ya descubierto por Oersted, y ese mismo año descubrió la inducción
electromagnética, demostró la inducción de una corriente eléctrica por otra, e
introdujo el concepto de líneas de fuerza para representar los campos magnéticos.
Durante este mismo periodo, investigó sobre la electrólisis y descubrió las
dos leyes fundamentales que llevan su nombre: 1ª). La masa de sustancia liberada
en una electrólisis es directamente proporcional a la cantidad de electricidad que ha
pasado a través del electrólito [masa = equivalente electroquímico, por la intensidad
y por el tiempo (m = c I t)]; 2ª) Las masas de distintas sustancia liberadas por la
misma cantidad de electricidad son directamente proporcionales a sus pesos
equivalentes. Con sus investigaciones se dio un paso fundamental en el desarrollo
de la electricidad al establecer que el magnetismo produce electricidad a través del
movimiento. En su honor se denominó Farad (símbolo F), castellanizado como
Faradio, a la unidad de capacidad del SI de unidades. El Faradio se define como la
capacidad de un condensador tal que cuando su carga es un Culombio, adquiere
una diferencia de potencial electrostático de un voltio. 33

34. SIMULACION CAMPO ELECTROMAGNETICO DE FARADAY
SIMULACION LEY DE FARADAY
SIMULACION CIRCUITO R L C
Michael Faraday
34
VIDEO CAMPO ELECTRICO

35. El inventor estadounidense Samuel Finley Breese Morse (1791-1872) es
principalmente conocido por la invención del telégrafo eléctrico y la invención del
código Morse.
El 6 de enero de 1833, Morse realizó su primera demostración pública con
su telégrafo mecánico óptico y efectuó con éxito las primeras pruebas en febrero de
1837 en un concurso convocado por el Congreso de los Estados Unidos. También
inventó un alfabeto, que representa las letras y números por una serie de puntos y
rayas, conocido actualmente como código Morse, para poder utilizar su telégrafo.
En el año 1843, el Congreso de los Estados Unidos le asignó 30.000
dólares para que construyera la primera línea de telégrafo entre Washington y
Baltimore, en colaboración con Joseph Henry. El 24 de mayo de 1844 Morse envió
su famoso primer mensaje: «¿Que nos ha traído Dios?». Fue objeto de muchos
honores y en sus últimos años se dedicó a experimentar con la telegrafía submarina
por cable.
En 1847 William Staite (1809-1854)
Inglés recibió el crédito por el desarrollo de la
Lámpara de Arco. Estas lámparas fueron
comercialmente utilizadas a partir de 1876 con
las mejoras introducidas por el Ruso Paul
Jablochkoff (1847-1894). Son un acercamiento
al tubo de Crookes. 35

36. El físico e inventor inglés Charles Wheatstone (1802-1875) es
especialmente conocido por ser el primero en aplicar el circuito eléctrico que lleva
su nombre (puente de Wheatstone) para medir resistencias eléctricas.
En realidad había sido diseñado previamente por Samuel Hunter Christie
en 1832, con lo que el papel de Wheatstone fue la mejora y popularización, a partir
de 1843. Se utiliza para medir resistencias desconocidas mediante el equilibrio de
los brazos de un puente en H formado por cuatro resistencias, una de las cuales es
la resistencia a medir. El puente contribuyo al diseño de infinidad de circuitos
eléctricos como los que se usan hoy en día.
Wheatstone fue un autodidacta que llegó a convertirse en profesor de
filosofía experimental de la Universidad de Londres, en 1834. En colaboración con
el ingeniero William Fothergill Cooke, patentó en 1837 el primer telégrafo eléctrico
británico, simultáneamente con el inventado por Morse.
Charles Wheatstone inventó también un telégrafo automático, un péndulo
electromagnético, y un instrumento óptico para la fotografía en tres dimensiones
(estereoscopio), que en los años 1940 se usaba para ver radiografías en 3D. Las
radiografías en 3D se volvieron obsoletas al aparecer la tomografía computada y la
resonancia magnética.
SIMULACION PUENTE DE WHEASTONE
36

37. 1843 James Prescott Joule (1818-1889), físico
inglés, es conocido por sus estudios sobre la energía y sus
aplicaciones técnicas. Su principal contribución a la
electricidad es la cuantificación de la generación de calor
producido por una corriente eléctrica que atraviesa una
resistencia, ley que lleva su nombre (Ley de Joule): Todo
cuerpo conductor recorrido por una corriente eléctrica,
desprende una cantidad de calor equivalente al trabajo
realizado por el campo eléctrico para transportar las
cargas de un extremo a otro del conductor durante ese tiempo, formulada como: .
También descubrió la equivalencia entre el trabajo mecánico y la cantidad de calor
(cuya unidad histórica es la caloría).
Junto con su compatriota, el físico William Thomson (conocido
posteriormente como lord Kelvin), Joule descubrió que la temperatura de un gas
desciende cuando se expande sin realizar trabajo. Este fenómeno, que se conoce
como efecto Joule-Thomson, es el principio constructivo de los refrigeradores.
Alrededor de 1841, junto con el científico alemán Hermann von Helmholtz, demostró
que la electricidad es una forma de energía y que los circuitos eléctricos cumplen la
ley de la conservación de la energía. El Joule (símbolo J), castellanizado a Julio, es
la unidad del Sistema Internacional para la energía y el trabajo mecánico. Se define
como el trabajo realizado por una fuerza de 1 Newton cuando se desplaza
paralelamente a sí misma en un 1 metro. 37

38. 1845 Las principales contribuciones a la ciencia del físico
alemán Gustav Robert Kirchhoff (1824-1887), estuvieron en el
campo de los circuitos eléctricos, la teoría de placas, la óptica, la
espectroscopía y la emisión de radiación de cuerpo negro. Kirchhoff
propuso el nombre de radiación de cuerpo negro en 1862. Es
responsable de dos conjuntos de leyes fundamentales en la teoría
clásica de circuitos eléctricos y en la emisión térmica. Cuando
Newton produjo el espectro con un prisma y rayo de sol,
SIMULACION CIRCUITOS ELECTRICOS
SIMULACION RADIACION DE UN CUERPO NEGRO
SIMULACION CONSTRUCCION CIRCUITOS SIMPLES
38
ESPECTROSCOPIO VIDEO CIRCUITOS ELECTRICOS

39. no vió más que un espectro continuo.
Simplemente con contaba con la
infraestructura adecuada para ver más
que una mancha de colores.
Pero en la época de Kirchoff ya
se sabía que existía alguna clave en el
color de cada elemento. Por ejemplo si
se calentaba sobre el mechero de Espectro de emisión y líneas brillantes
Bunsen una varilla de cobre, la llama
adquiría un color verdoso, O si se M: fuente luminosa (químico)
llenaba una cucharita con flúor, bromo, L: observador
yodo o cualquier otra sustancia, la llama
siempre se tornaba de un color E: escala graduada
específico. E
Mas tarde desarrollaron el
espectroscopio, un instrumento óptico
que deja entrar una luz por una rendija
muy fina y graduable. La luz que entra
en la rendija puede provenir de un arco
eléctrico en que los electrodos tienen
una sustancia específica, o de una
partícula de alguna sustancia calentada 39
por un mechero, o por un gas activado.

40. En estos 3 casos la luz emitida producirá un espectro de emisión. La luz
que entra por la rendija M de la figura, se enfoca con un juego de lentes en el prisma
que está en el del espectroscopio. El prisma descompone la luz y a través de otro
juego de lentes enfoca el espectro en la lente L del observador, obteniendo una
imagen como se ve en la figura superior. Si se ilumina la escala E, su luz se reflejará
en el prisma y el observador podrá ver el espectro superpuesto a la escala de
frecuencias.
Si la luz proviene de un gas activado, por ejemplo con un arco eléctrico,se
producirá un espectro de líneas brillantes. Y si entre la fuente luminosa y la rendija
existiera otra substancia, esta absorbería parte de la radiación, y se vería un
espectro con líneas negras, donde falta la luz que absorbió esa substancia. Es el
espectro de absorción.
De modo que en esa época se descubrió que las líneas espectrales
contenían el secreto se la estructura atómica. Cada elemento tenía su espectro
específico, como una huella digital. Así nace la espectroscopía, que permite analizar
aún sustancias formadas por muchos elementos.
Era cuestión de tiempo descifrar por qué cada átomo, al ser activado
mediante la electricidad, calor o reacciones químicas, daba un espectro específico,
relacionado con la ubicación de las órbitas de sus electrones y de cómo se
comportaban los mismos al pasar de su estado fundamental al estado activado.
En el futuro Max Planck y Niels Bohr descifrarían este misterio dando lugar
a la mecánica cuántica. Sin embargo Kirchoff es mas conocido por las leyes de
cálculo de circuitos eléctricos complicados. 40

41. Estas leyes permiten calcular la distribución de corrientes y tensiones en
las redes eléctricas con derivaciones y establecen lo siguiente: 1ª) La suma
algebraica de las intensidades que concurren en un punto es igual a cero. 2ª)
La suma algebraica de los productos parciales de intensidad por resistencia, en
una malla, es igual a la suma algebraica de las fuerzas electromotrices en ella
existentes, cuando la intensidad de corriente es constante. Junto con los
químicos alemanes Robert Wilhelm Bunsen y Joseph von Fraunhofer, fue de los
primeros en desarrollar las bases teóricas y experimentales de la espectroscopia,
desarrollando el espectroscopio moderno para el análisis químico. En 1860
Kirchhoff y Bunsen descubrieron el cesio y el rubidio mediante la espectroscopia.
Kirchhoff también estudio el espectro solar y realizó importantes investigaciones
sobre la transferencia de calor. VER INTERFERENCIAS OPTICAS
En 1848 Lord Kelvin (William Thomson) establece el
concepto de cero absoluto, que es la temperatura a la cual todo
movimiento molecular se detiene. En 1851 (1824-1907), realizó
muchos trabajos de investigación física, por ejemplo, el análisis
teórico sobre transmisión por cable, que hizo posible el desarrollo
del cable transatlántico. En 1851 definió la Segunda Ley de la
Termodinámica. En 1858 inventó el cable flexible. Kelvin destacó
por sus importantes trabajos en el campo de la termodinámica y la
electrónica gracias a sus profundos conocimientos de análisis 41
matemático.

42. Es uno de los científicos que más hizo por llevar a la física a su forma
moderna. Es especialmente famoso por haber desarrollado la escala de temperatura
Kelvin.
También descubrió en 1851 el llamado efecto Thomson, por el que logró
demostrar que el efecto Seebeck y el efecto Peltier están relacionados. Así, un
material sometido a un gradiente térmico y recorrido por una intensidad intercambia
calor con el medio exterior. Recíprocamente, una corriente eléctrica es generada por
el material sometido a un gradiente térmico y recorrido por un flujo de calor.
La diferencia fundamental entre los efectos Seebeck y Peltier con respecto
al efecto Thomson es que éste último existe para un solo material y no necesita la
existencia de una soldadura. Recibió el título de barón Kelvin en honor a los logros
alcanzados a lo largo de su carrera. El Kelvin es la unidad de medida de
temperatura absoluta, 273,16 grados centígrados o Celsius bajo cero. Cerca de esa
temperatura los metales se vuelven superconductores, y los imanes aumentan su
campo magnético.
1851 El físico alemán Heinrich Daniel Ruhmkorff o Rühmkorff (1803-1877)
se dedicó principalmente a la construcción de aparatos e instrumentos eléctricos de
gran calidad y precisión. Ideó en 1851 la bobina de inducción o bobina de
Ruhmkorff, popular instrumento del siglo XIX. De invención anterior a la de los
transformadores de corriente alterna, es un verdadero transformador polimorfo y
elevador en el que se obtiene, a partir de una corriente primaria continua y de poca
42

43. fuerza electromotriz suministrada
por una pila o batería, otra de alta
tensión y alterna. Roentgen mas
tarde aprovecharía las elevadas
diferencias de potencial producidas
para ser aplicadas sobre los
extremos de un tubo de Crookes
con el fin de provocar la emisión de
unos rayos que, por su carácter
desconocido, fueron denominados
rayos X y que empezaron a ser Carrete de Ruhmkorff
empleados para realizar fotografías
a través de los cuerpos opacos.
Estas bobinas fueron las
precursoras de las que se instalan
en los automóviles para elevar la
tensión en la bujía de los motores
de gasolina para realizar el
encendido de la mezcla de
combustible. Son, de cierta manera,
uno de los primeros
transformadores, aunque no eran de
corriente alterna, sino pulsátil. 43

44. Al mismo tiempo, el físico alemán Heinrich Geissler, alrededor de 1850.
crea unos tubos capaces de emitir luz de diferentes colores al aplicar una descarga
eléctrica en su interior, en condiciones de baja presión y un ambiente de gases.
Estos tubos son luego perfeccionados por Sir William Crookes, y ahora se conocen
como tubos de crookes. Sin embargo, corresponde destacar que antes del tubo de
Crookes y de Geissler el matemático y físico Julius Plücker había inventado el
primer tubo de vacío, permitiendo así el descubrimiento del electrón. Después de él
vino Johann Wilhelm Hittorf, y recién después Geissler y Crookes.
VIDEO TUBO DE CROOKES 44
Sir William Crookes

45. 9 DEFINIENDO LOS ELEMENTOS
Aunque a mitad del siglo XIX aún no se sabía cómo era un átomo, ya se
tenía una acertada idea de la existencia de los electrones, o al menos una
profunda relación entre la materia y la electricidad.
Con estos elementos comenzó una carrera para definir el misterioso
orden de los pocos elementos conocidos.
1860 Stanislao Cannizzaro, usando las ideas de Avogadro en torno a las
moléculas diatómicas, compila una tabla de pesos atómicos y la presenta en el
Congreso de Karlsruhe de ese año, poniendo fin así a décadas de arreglos
problemáticos de pesos atómicos y fórmulas moleculares, además de preceder al
descubrimiento de Dmitri Mendeléyev de la tabla periódica.
1862 Alexandre-Emile Béguyer de Chancourtois publica la «hélice
telúrica», una versión primeriza en tres dimensiones de la tabla periódica.
1864 John Newlands propone la ley de las octavas, precursora de la ley
periódica.
1864 Julius Lothar Meyer desarrolla una versión primeriza de la tabla
periódica, la cual contiene 28 elementos organizados por su número de valencia,
que ahora sabemos depende de la capa electrónica externa.
Dalton predijo que los átomos de cada elemento son distintos, pero costó
muchísimos años de duro trabajo e investigación, demostrar la gran diferencia
entre uno y otro, ya que la masa atómica era engañosa, y las propiedades van
45
variando según su posición en la tabla.

46. En 1869 Dmitri Mendeléiev publicó su
primer tabla periódica de los elementos
conocidos. En esa época sólo se conocían 63
elementos, pero él dejó una cantidad e
casilleros vacíos para ser completados en el
futuro, cuando se descubran los elementos
faltantes.
Las predicciones de Mendeleiev se
cumplieron al pié de la letra, ya que en la
actualidad, año 2011, se conocen 111
elementos, que cumplen estrictamente con las
propiedades preasignadas, y la tabla cuántica
predice que existen hasta 120 elementos.
PRIMERA TABLA DE MENDELEIEV
DMITRI IVANIVICH MENDELEIEV
46

47. 47
TABLA PERIODICA ACTUAL BASADA EN PERIODOS

48. 1 1,H 2,He 1s
ORDEN 2 2s VER TABLA CUA
CUANTICO 3,Li 4,Be
2 5,B 6,C 7,N 8,O 9,F 10,Ne 2p
3 11,Na 12Mg 3s
3 13,Al 14,Si 15,P 16,S 17,Cl 18,Ar 3p
4 19,K 20,Ca 4s
3 21,Sc 22,Ti 23,V 24,Cr 25,Mn 26,Fe 27,Co 28.Ni 29,Cu 30,Zn 3d
4 31,Ga 32,Ge 33,As 34,Se 35,Br 36,Kr 4p
5 37,Rb 38,Sr 5s
4 39,Y 40,Zr 41,Nb 42,Mo 43,Tc 44,Ru 45,Rh 46,Pd 47,Ag 48,Cd 4d
5 49,In 50,Sn 51,Sb 52,Te 53,I 54,Xe 5p
6 55,Cs 56,Ba 6s
4 57,La 58,Ce 59,Pd 60,Nd 61,Pm 62,Sm 63,Eu 64,Gd 65,Tb 66,Dy 67,Ho 68,Eb 69,Tm 70,Yb 4f
5 71,Lu 72,Hf 73,Ta 74,W 75,Re 76,Os 77,Ir 78,Pt 79,Au 80,Hg 5d
6 81,Tl 82,Pb 83,Bi 84,Po 85,At 86,Rn 6p
7 87,Fr 88,Ra 7s
5 89,Ac 90,Th 91,Pa 92,U 93,Np 94,Pu 95,Am 96,Cm 97,Bk 98,Cf 99,Ei 100,Fm101,Md102,No 5f
6 103,Lw104,Rf 105 106 107 108 109 110 111 112 6d
7 113 114 115 116 117 118 7p
48
8 119 120 8s

49. 1870 El científico belga Zénobe-Théophile Gramme (1826-1901) construyó
la primera máquina de corriente continua denominada dinamo que fue un punto de
partida de la nueva industria eléctrica. Una dinamo es una máquina destinada a la
transformación de energía mecánica en eléctrica mediante el fenómeno de la
inducción electromagnética.
La corriente generada es producida cuando el campo magnético creado
por un imán o un electroimán fijo (inductor) atraviesa una bobina rotatoria (inducido)
colocada en su seno. La corriente inducida en esta bobina giratoria, en principio
alterna es transformada en continua mediante la acción de un conmutador giratorio,
solidario con el inducido, denominado colector, constituido por unos electrodos
denominados delgas.
De aquí es conducida al exterior mediante otros contactos fijos llamados
escobillas que hacen contacto por frotamiento con las delgas del colector. La
dinamo fue el primer generador eléctrico apto para uso industrial.
Zénobe Gramme perfeccionó los inventos de dinamos que existían y
reinventó el diseño al proyectar los primeros generadores comerciales a gran
escala, que operaban en París en torno a 1870. Su diseño se conoce como la
dinamo de Gramme.
En esta SIMULACION GENERADOR, podemos ver tanto un dínamo de
corriente continua con conmutador, como un alternador de corriente alterna al
desactivar el conmutador. 49

50. El físico y matemático escocés James Clerk Maxwell (1831-1879) es
conocido principalmente por haber desarrollado un conjunto de ecuaciones que
expresan las leyes fundamentales de la electricidad y el magnetismo así como por la
estadística de Maxwell-Boltzmann en la teoría cinética de gases. También se dedicó
a la investigación de la visión de los colores y los principios de la termodinámica.
Formuló teóricamente que los anillos de Saturno estaban formados por materia
disgregada. Maxwell amplió las investigaciones que Michael Faraday había realizado
sobre los campos electromagnéticos, formulando la relación matemática entre los
campos eléctricos y magnéticos.
por medio de cuatro ecua-
ciones diferenciales (llamadas
hoy "las ecuaciones de
Maxwell") que relacionan el
campo eléctrico y el magnético
para una distribución espacial
de cargas y corrientes.
50
VIDEO GRAVEDAD ELECTRICIDAD MAGNETISMO

51. También demostró que la naturaleza de los fenómenos luminosos y
electromagnéticos era la misma y que ambos se propagan a la velocidad de la luz.
Su obra más importante es el Treatise on Electricity and Magnetism
(Tratado de electricidad y magnetismo, 1873), en el que publicó sus famosas
ecuaciones.
También escribió: Matter and motion (Materia y movimiento, 1876) y Theory
of Heat (Teoría del calor, 1877). La teoría de Maxwell obtuvo su comprobación
definitiva cuando Heinrich Rudolf Hertz obtuvo en 1888 las ondas electromagnéticas
de radio. Sus investigaciones posibilitaron la invención del telégrafo sin cables y la
radio. La unidad de flujo magnético en el sistema cegesimal, el maxwell, recibe este
nombre en su honor.
También formuló las cuatros ecuaciones que sirven de fundamento de la
teoría Electromagnética. Dedujo que la Luz es una onda electromagnética, y que la
energía se transmite por ondas electromagnéticas a la velocidad de la Luz.
Maxwell es la unidad del flujo Magnético.
LA FAMOSA FORMULA DE MAXWELL
51

52. Mientras tanto, seguía la acumulación de conocimientos sobre las leyes y
efectos físicos y químicos que pronto ayudarían a develar la estructura del átomo.
1883 Svante Arrhenius desarrolla la teoría de los iones para explicar la
conductividad en los electrolitos.
Ahora sabemos que el núcleo atómico es positivo, y los electrones
negativos.
Por lo tanto un ión positivo es un átomo al que le falta un electrón, y resulta
atraído por el cátodo, por ello se denomina catión.
Y un ión negativo es un electrón, y resulta atraído por el ánodo, por eso se
llama anión.
1885 Eugene Goldstein nombra a los rayos catódicos, que más tarde otros
descubren que se componen de electrones, y a los rayos anódicos, que igualmente
luego descubren que se componen de iones positivos de hidrógeno que se han
despojado de sus electrones en un tubo de rayos catódicos. Posteriormente, estos
últimos serían denominados protones.
ANODO CATODO
POSITIVO NEGATIVO
52

53. Una vez conocida la tabla periódica a mitad del siglo XIX, y teniendo en
cuenta el descubrimiento de la polaridad en las cargas eléctricas, fue posible, a
principios del siglo XX, proponer otro modelo.
Sir John Joseph Thomson, se maravilló con un reciente invento de 1875, el
tubo de Crookes.
Sir William Crookes había inventado un tubo de vidrio con un electrodo en
cada punta que recibía 10.000 a 20.000 volts. El tubo estaba a un vacío casi
absoluto, una diezmilésima de presión atmosférica, y los gases contenidos no siempre
eran aire; se hicieron pruebas con distintos gases. Los electrones viajaban del cátodo
al ánodo a la mitad de la velocidad de la luz, creando una fluorescencia llamada
luminiscencia anódica, que rodeaba al ánodo y al vidrio cercano.
Con el tiempo se hicieron miles de experimentos con distintos modelos del
tubo de Crookes, ya sea curvos, con campos magnéticos, con objetos adentro que
proyectaban una sombra en el extremo anódico, y lo mas importante, uno con un
molinillo de metal en el medio del tubo, de modo que cuando los electrones pasaban
hacia el ánodo, lo golpeaban haciéndolo girar y demostrando que los electrones se
comportan como partículas. Hoy en día el electrón se define como una partícula
subatómica, pero no todos los científicos están de acuerdo.
Este experimento era muy importante para Thomson, porque ya expresaba
que el átomo es una dualidad en cuanto a sus cargas, iguales y opuestas.
Además Thomson, fue nombrado descubridor de los electrones, y por lo
tanto se deducía la existencia de un núcleo positivo. También adaptó el primer tubo de
rayos catódicos a partir del tubo de Crookes, predecesor del tubo de rayos X. 53

54. El fabricante y físico de telescopios Joseph von Fraunhofer (1787-1826)
descubrió una seria de líneas oscuras (un espectro de emisión) presente en el
espectro solar continuo. Estas líneas de Fraunhofer establecieron la presencia de
elementos químicos individuales en el Sol.
El trabajo de Fraunhofer estimuló un gran interés en la espectroscopia y dio
lugar al desarrollo de mejores técnicas e instrumentos. Al final del siglo XIX, la
espectroscopia había llegado a ser un campo de la física perfectamente
desarrollado. Se habían medido con todo cuidado los espectros de la mayoría de los
elementos y se contaba con tablas detalladas de longitudes de onda. Pero aun así
no se comprendían las razones de la existencia de las líneas espectrales.
En 1885, un maestro de escuela suizo, Johann Jacob Balmer, descubrió
una sencilla fórmula matemática que relacionaba las longitudes de onda de las
líneas prominentes en el espectro visible y en el cercano al ultravioleta del gas
hidrógeno. (El hidrógeno tiene uno de los espectros atómicos más simples.) La
fórmula de Balmer para la longitud de onda λ de las líneas de hidrógeno es
54

55. donde B=364.56 nm, n=2 y m es un entero que toma los valores: 3, 4, 5, 6, ...
Las líneas correspondientes que se observan en el espectro visible del
hidrógeno se denominan Series de Balmer.
Con esta fórmula, Balmer calculó las longitudes de onda de las nueve
líneas (cuatro visibles y cinco ultravioletas) que entonces se sabía existían en el
espectro de hidrógeno.
La fórmula de Balmer era estrictamente empírica. Esto significa que no se
había deducido de ningún modelo o teoría del comportamiento físico; más bien,
Balmer ofreció su fórmula sólo como una relación matemática que era consistente
con las observaciones. En apariencia no había razón de por qué debía funcionar. A
pesar de eso, proporcionó un cálculo sorprendentemente preciso de las longitudes
de onda en el espectro de hidrógeno. Incluso en el peor de los casos, el cual
ocurriría para n=11, las longitudes de onda calculadas por Balmer estaban dentro
de 0,1% del valor medido.
Al dar a conocer su fórmula, Balmer sugirió que quizá fuera un caso
especial de alguna fórmula más general que se aplicara a otras series de líneas en
otros elementos. El espectroscopista sueco Johannes Robert Rydberg inició
entonces la búsqueda de una fórmula con dichas características. En 1889, a partir
de la gran cantidad de datos disponibles,
Rydberg encontró varias series espectrales que encajaban en una fórmula
empírica que él demostró era equivalente a la fórmula de Balmer, pertenecientes a
las distintas longitudes de onda en que el cambio de órbita de un electrón produce
55
un fotón.

56. 1886 El físico alemán Heinrich Rudolf Hertz (1857-1894)
demostró la existencia de las ondas electromagnéticas predichas
por las ecuaciones de Maxwell. Fue el primer investigador que creó
dispositivos que emitían ondas radioeléctricas y también
dispositivos que permitía detectarlas. Hizo numerosos
experimentos sobre su modo y velocidad de propagación (hoy
conocida como velocidad de la luz), en los que se fundamentan la
radio y la telegrafía sin hilos, que él mismo descubrió. En 1887
descubrió el efecto fotoeléctrico. La unidad de medida de la
frecuencia fue llamada Hertz (símbolo Hz) en su honor,
castellanizada como Hercio.
Nikola Tesla (1857-1943) Serbio-Americano inventor e investigador quien
desarrolló la teoría de campos rotantes, base de los generadores y motores
polifásicos de corriente alterna.
A Tesla se le puede considerar, sin ninguna duda, como padre del sistema
eléctrico que hoy en día disfrutamos. Tesla es la unidad de medida de la densidad de
flujo magnético. SIMULACION CIRCUITO ELECTROMAGNETICO OSCILATORIO
El ingeniero e inventor de origen croata Nikola Tesla (1856-1943) emigró en
1884 a los Estados Unidos. Es reconocido como uno de los investigadores más
destacados en el campo de la energía eléctrica. El Gobierno de Estados Unidos lo
consideró una amenaza por sus opiniones pacifistas y sufrió el maltrato de otros
investigadores mejor reconocidos como Marconi o Edison. 56

57. Desarrolló la teoría de campos rotantes, base de los generadores y motores
polifásicos de corriente alterna. En 1887 logra construir el motor de inducción de
corriente alterna y trabaja en los laboratorios Westinghouse, donde concibe el
sistema polifásico para transmitir la electricidad a largas distancias. En 1893
consigue transmitir energía electromagnética sin cables, construyendo el primer
radiotransmisor (adelantándose a Guglielmo Marconi). Ese mismo año en Chicago
hizo una exhibición pública de la corriente alterna, demostrando su superioridad
sobre la corriente continua de Edison. Los derechos de estos inventos le fueron
comprados por George Westinghouse, que mostró el sistema de generación y
transmisión por primera vez en la World's Columbian Exposition de Chicago de 1893.
Dos años más tarde los
generadores de corriente alterna
de Tesla se instalaron en la
central experimental de energía
eléctrica de las cataratas del
Niágara. Entre los muchos
inventos de Tesla se encuentran
los circuitos resonantes, los
generadores de alta frecuencia y
la llamada bobina de Tesla.
VIDEO CORRIENTE ALTERNA 57

58. 10 DESCUBRIMIENTO DE LA RADIACION
Alrededor de 1895, comienza una época muy especial, ya que por un lado
se descubren los minerales radioactivos, por otro lado los rayos X y por otro se va
formando una idea del modelo atómico real en base a los conocimientos adquiridos
con grandes esfuerzos en electricidad, ondas de radio, óptica, química, y todo tipo
de fenómenos físicos.
58
WILHELM CONRAD RÖNTGEN
VIDEO LOS RAYOS X

59. 1895 El físico alemán Wilhelm Conrad Röntgen (1845-1923). Utilizando un
tubo de Crookes, fue quien produjo la primera radiación electromagnética en las
longitudes de onda correspondientes a los actualmente llamados Rayos X. Gracias a
su descubrimiento fue galardonado con el primer Premio Nobel de Física en 1901.
El premio se concedió oficialmente: "en reconocimiento de los
extraordinarios servicios que ha brindado para el descubrimiento de los notables
rayos que llevan su nombre." Sin embargo, Röntgen no quiso que los rayos llevaran
su nombre aunque en Alemania el procedimiento de la radiografía se llama "röntgen"
debido al hecho de que los verbos alemanes tienen la desinencia "en". Los rayos X
se comienzan a aplicar en todos los campos de la medicina entre ellos el urológico.
Posteriormente otros investigadores utilizaron la radiología para el
diagnóstico de la enfermedad litiásica. Es uno de los puntos culminantes de la
medicina de finales del siglo XIX, sobre el cual se basaron numerosos diagnósticos
de entidades nosológicas, hasta ese momento difíciles de diagnosticar, y siguieron
dándose desarrollos posteriores en el siglo XX y hasta nuestros días .En su honor
recibe su nombre la unidad de medida de la exposición a la radiación, establecida en
1928: Roentgen (unidad).
Gracias a los rayos X, tanto María Curie como Henry Becquerel, recibieron
la pista necesaria para descubrir la radioactividad natural en el radio, torio, polonio y
uranio. Así se supo que algunas formas de radiación tienen que ver con las
propiedades del núcleo atómico, y otras, con los electrones.
59

60. 1893 Wilhelm Weber logró combinar la formulación de Maxwell con las
leyes de la termodinámica para tratar de explicar la emisividad del llamado cuerpo
negro, un modelo de estudio de la radiación electromagnética que tendrá
importantes aplicaciones en astronomía y cosmología.
1894–1898 William Ramsay descubre los gases nobles, que llenan un gran
vacío inesperado en la tabla periódica y conducen a la creación de los modelos
basados en enlaces químicos.
Por fin, y en base a los conocimientos
acumulados durante siglos, se vislumbra un primer modelo
atómico. En 1897 Joseph John Thomson descubre el
electrón al usar el tubo de rayos catódicos, definiendo así
que el átomo está formado por un núcleo y una cantidad
de electrones.
Si bien su modelo, (llamado pudín de fresas) no
es correcto, al menos queda definido que el átomo no es
un objeto unitario, un simple ladrillo, sino que tiene una
polaridad positiva para el núcleo y negativa para los
electrones. El físico inglés Joseph John Thomson
(1856-1940) descubrió que los rayos catódicos podían
desviarse aplicando un campo magnético perpendicular a
su dirección de propagación y calculó las leyes de dicha
desviación. 60

61. Demostró que estos rayos estaban constituidos por partículas atómicas de
carga negativa que llamó corpúsculos y hoy en día conocemos como electrones.
Demostró que la nueva partícula que había descubierto era
aproximadamente mil veces más ligera que el hidrógeno.
Esta fue la primera identificación de partículas subatómicas, con las
grandes consecuencias que esto tuvo en el consiguiente desarrollo de la ciencia y
de la técnica. Recordemos que la palabra átomo, proveniente del griego, significa
“indivisible”. Desde ahora el átomo ya no era una unidad, y es más, con la radiación
se dividía en partículas subatómicas. Posteriormente, midiendo la desviación en
campos magnéticos, obtuvo la relación entre la carga y la masa del electrón.
También examinó los rayos positivos y, en 1912, descubrió la manera de
utilizarlos para separar átomos de diferente masa. El objetivo se consiguió
desviando los rayos positivos con campos electromagnéticos (espectrometría de
masa). Así descubrió que el neón tiene dos isótopos (el neón-20 y el neón-22).
Todos estos trabajos sirvieron a Thomson para proponer una estructura
del átomo, que más tarde se demostró incorrecta, ya que suponía que las partículas
positivas estaban mezcladas homogéneamente con las negativas.
Thomson también estudió y experimentó sobre las propiedades eléctricas
de los gases y la conducción eléctrica a través de los mismos, y fue justamente por
esa investigación que recibió el Premio Nobel de Física en 1906. 61

62. 1896 Michael Idvorsky Pupin: la bobina de Pupin (1894) y las imágenes de
rayos X. El físico y electrotécnico serbio Michael Idvorsky Pupin (1854-1935)
desarrolló en 1896 un procedimiento para obtener la fotografía rápida de una imagen
obtenida mediante rayos X, que solamente requería una exposición de una fracción
de segundo en lugar de una hora o más que se empleaba anteriormente.
Entre sus numerosos inventos destaca la pantalla fluorescente que facilitaba la
exploración y registro de las imágenes radiológicas obtenidas con los rayos X.
También desarrolló en 1894 un sistema para aumentar en gran medida el alcance
de las comunicaciones telefónicas a través de líneas de hilo de cobre, mediante la
inserción a intervalos regulares a lo largo de la línea de transmisión de unas
denominadas bobinas de carga.
Ese mismo año, Henry
Becquerel comienza a experi-
mentar con sales de uranio y
descubre una extraña emisión de
energía, a la que María Curie,
llamaría radioactividad.
VIDEO HENRY BECQUEREL MARIA CURIE
62

63. Antoine Henri Becquerel (Nació en París, el 15 de
diciembre de 1852 - y murió en Le Croisic, el 25 de agosto de
1908, con 55 años.) Fue un físico francés descubridor de la
radiactividad y ganando con el Premio Nobel de Física del año
1903. Hijo de Alexandre-Edmond Becquerel (que estudió la luz
y la fosforescencia e inventó la fosforoscopia) y nieto de Antoine
César Becquerel, uno de los fundadores de la electroquímica.
En su primera actividad en el campo de la experimentación científica
investigó fenómenos relacionados con la rotación de la luz polarizada, causada por
el campo magnético. Posteriormente se dedicó a examinar el espectro resultante de
la estimulación de cristales fosforescentes con luz infrarroja. En el año 1896
descubrió accidentalmente una nueva propiedad de la materia que posteriormente
se denominó radioactividad.
Este fenómeno se produjo durante su investigación sobre la fosforescencia.
Al colocar sales de uranio sobre una placa fotográfica en una zona oscura,
comprobó que dicha placa se ennegrecía. Las sales de uranio emitían una radiación
capaz de atravesar papeles negros y otras sustancias opacas a la luz ordinaria.
Estos rayos se denominaron en un principio rayos Becquerel en honor a su
descubridor.
También este personaje gracias a sus valiosas investigaciones y descubrimientos
63
hizo aportes al modelo atómico.

64. Tras el descubrimiento, a finales de 1895, de los Rayos X por Wilhelm
Röntgen, Becquerel observó que éstos, al impactar con un haz de rayos catódicos
en un tubo de vidrio en el que se ha hecho el vacío, se tornaban fluorescentes.
A raíz de esta observación, se propuso averiguar si existía una relación
fundamental entre los rayos X y la radiación visible, de tal modo que todos los
materiales susceptibles de emitir luz, estimulados por cualquier medio, emitan, así
mismo, rayos X.
Para comprobar esta hipótesis, colocó cristales sobre una placa fotográfica
envuelta en papel opaco, de tal forma que sólo la radiación invisible, correspondiente
a los rayos X, pudiera revelar la emulsión contenida en la placa; previamente excitó
los cristales mediante exposición a la luz solar. Al cabo de unas horas comprobó que
la placa revelaba la silueta perfilada por los cristales.
Además realizó investigaciones sobre la fosforescencia, espectroscopia y la
absorción de la luz.
Maria Salomea Skłodowska-Curie, (conocida también como Marie Curie) (7
de noviembre de 1867 - 4 de julio de 1934) fue una química y física polaca,
posteriormente nacionalizada francesa.
Pionera en el campo de la radioactividad, fue la primera persona en recibir
dos premios Nobel y la primera mujer en ser profesora en la Universidad de París.
Nació en Varsovia (Zarato de Polonia, Imperio ruso), donde vivió hasta los
24 años. En 1891 se trasladó a París para continuar sus estudios. Fundó el Instituto
Curie en París y en Varsovia. 64

65. Estuvo casada con el físico Pierre Curie y fue madre de Ève Curie y de Irène
Joliot-Curie (también galardonada con el Premio Nobel, junto a su marido Frédéric
Joliot-Curie).
Marie y Pierre estudiaron las hojas radiactivas, en particular el uranio en
forma de pechblenda, que tenía la curiosa propiedad de ser más radiactiva que el
uranio que se extraía de ella. La explicación lógica fue suponer que la pechblenda
contenía trozos de algún elemento mucho más radiactivo que el uranio.
También descubren que el torio podía producir radioactividad. Tras varios
años de trabajo constante, a través de la concentración de varias clases de
pechblenda, aislaron dos nuevos elementos químicos. El primero, en 1898, fue
nombrado como polonio en referencia a su país nativo.
VIDEO MARIA Y PIERRE CURIE
65

66. Polonia había sido particionado en el s. XVIII entre Rusia, Prusia y Austria, y
la esperanza de Skłodowska-Curie fue nombrar al elemento con su país nativo para
atraer la atención hacia su pérdida de independencia.
El Polonio fue el primer elemento químico nombrado por razones políticas. y
el otro, radio debido a su intensa radiactividad. Siempre trabajaron en estos años en
un cobertizo y Pierre era el encargado de suministrar todos los medios y artilugios
para que Marie trabajara. Pierre tenía temporadas de gran fatiga que incluso le
obligaba a reposar en cama, además de que los dos sufren quemaduras y llagas
producidas por sus peligrosos trabajos radiactivos.
Durante la Primera Guerra Mundial Curie propuso el uso de la radiografía
móvil para el tratamiento de soldados heridos dirigiendo ella misma a veces alguna
camioneta ambulancia con un equipo portátil a batería, fluoroscopio, material
fotográfico y de revelado. Sin embargo, allí se dieron cuenta de que la radiación
afecta los huesos, la sangre y todos los tejidos en diversas medidas. De ese estudio
derivaría la radioterapia y medicina nuclear.
1898 Wilhelm Wien demuestra que los rayos anódicos (flujo de iones
positivos) pueden ser desviados por campos magnéticos, y que la cantidad desviada
es proporcional a la relación carga/masa. Cuando en el tubo de descarga se coloca
un cátodo perforado, se observa que opuesto a los rayos catódicos, existen unos
rayos que lo atraviesan e inciden en la parte opuesta del ánodo . Este descubrimiento
conduciría luego a la técnica analítica conocida como espectrometría de masas. 66

67. El ingeniero y físico italiano Guglielmo Marconi
(1874-1937), es conocido, principalmente, como el inventor del
primer sistema práctico de señales telegráficas sin hilos, que dio
origen a la radio actual. En 1899 logró establecer comunicación
telegráfica sin hilos a través del canal de la Mancha entre
Inglaterra y Francia, y en 1903 a través del océano Atlántico
entre Cornualles, y Saint John's en Terranova, Canadá.
En 1903 estableció en los Estados Unidos la estación WCC, en
cuya inauguración cruzaron mensajes de salutación el presidente
Theodore Roosevelt y el rey Eduardo VIII de Inglaterra. En 1904
llegó a un acuerdo con el Servicio de Correos británico para la
transmisión comercial de mensajes por radio. Las marinas GUGLIELMO
italiana y británica pronto adoptaron su sistema y hacia 1907 MARCONI
había alcanzado tal perfeccionamiento que se estableció un
servicio transatlántico de telegrafía sin hilos para uso público.
Para la telegrafía fue un gran impulso el poder usar el código SIMULACION ONDA
Morse sin necesidad de cables conductores.
Aunque se le atribuyó la invención de la radio, ésta fue
posible gracias a una de las patentes de Nikola Tesla, tal y como
fue reconocido por la alta corte de los Estados Unidos, seis
meses después de la muerte de Tesla, hacia el año 1943.
También inventó la antena Marconi. En 1909 Marconi recibió,
junto con el físico alemán Karl Ferdinand Braun, el Premio Nóbel 67
de Física por su trabajo.

68. 11 EL SIGLO XX
A principios del siglo XX se produjo un cambio de paradigma. Hagamos un
pequeño resumen del ambiente científico.
El efecto fotoeléctrico ya había sido descubierto y descrito por Heinrich
Hertz en 1887. No obstante, carecía de explicación teórica y parecía ser
incompatible con las concepciones de la física clásica. Esa explicación teórica solo
fue posible con la obra de Albert Einstein (entre los famosos artículos de 1905)
quien basó su formulación de la fotoelectricidad en una extensión del trabajo sobre
los cuantos de Max Planck.
1900 Ernest Rutherford
descubre que el origen de la
radiactividad se debe a la
desintegración de los
átomos; asimismo, introduce
términos para varios tipos
de radiación.
SIMULACION CONSTRUIR UN ATOMO
VIDEO ATOMO 68

69. Ernest Rutherford, barón Rutherford de Nelson,, conocido también como
Lord Rutherford (Brightwater, Nueva Zelanda, 30 de agosto de 1871 – Cambridge,
Reino Unido, 19 de octubre de 1937), fue un físico y químico neozelandés.
Se dedicó al estudio de las partículas radioactivas y logró clasificarlas en
alfa, beta y gamma. Halló que la radiactividad iba acompañada por una
desintegración de los elementos, lo que le valió ganar el Premio Nobel de Química
en 1908. Se le debe un modelo atómico, con el que probó la existencia del núcleo
atómico, en el que se reúne toda la carga positiva y casi toda la masa del átomo.
Consiguió la primera transmutación artificial, como decían los alquimistas con
la colaboración de su discípulo Frederick Soddy. Durante la primera parte de su vida
se consagró por completo a sus investigaciones, pasó la segunda mitad dedicado a
la docencia y dirigiendo los Laboratorios Cavendish de Cambridge, en donde
Chadwik descubrió el neutrón. Fue maestro de Niels Bohr y Robert Oppenheimer.
SIMULACION RUTHERFORD SCATTERING
SIMULACION ALPHA DECAY
SIMULACION BETA DECAY
MODELO DE
RUTHERFORD
69

70. Muchos científicos se dedicaron a estudiar la radiactividad. Al cabo de
varios estudios descubrieron que estaba compuesta principalmente por núcleos de
helio, a las que llamaron partículas alfa; electrones, a las que llamaron partículas
beta; y ondas de energía pura a las que llamaron rayos gamma.
Al principio hubo que medir la radioactividad con antiguos electroscopios,
pero pronto aparecieron los inventores. El primer dispositivo llamado "contador
Geiger", que sólo detectaba partículas alfa, fue inventado por el físico alemán Hans
Geiger y su colega neocelandés sir Ernest Rutherford en 1908.
En 1928 el propio Geiger mejoró el dispositivo con la ayuda del entonces
estudiante Walther Müller, de forma que era capaz de detectar mayor número de
radiaciones ionizantes.
La versión actual del contador fue desarrollada por el físico Sidney H.
Liebson en 1947. Este dispositivo tiene una duración mayor que los dispositivos
originales de Geiger y precisa de un voltaje inferior.
70

71. Max Karl Ernest Ludwig Planck (Kiel, Alemania,
23 de abril de 1858 – Gotinga, Alemania, 4 de octubre de
1947) fue un físico alemán considerado como el
fundador de la teoría cuántica y galardonado con el
Premio Nobel de Física en 1918.
En 1889, descubrió una constante fundamental,
la denominada Constante de Planck, usada para calcular
la energía de un fotón. Planck establece que la energía
se radia en unidades pequeñas denominadas cuantos.
La ley de Planck relaciona que la energía de cada
cuanto es igual a la frecuencia de la radiación
multiplicada por la Constante de Planck.
Un año después descubrió la ley de radiación
del calor, denominada Ley de Planck, que explica el
espectro de emisión de un cuerpo negro. Esta ley se
convirtió en una de las bases de la teoría cuántica, que MAX PLANCK
emergió unos años más tarde con la colaboración de
Albert Einstein y Niels Böhr.
Definió en parte los cuatro números cuánticos SIMULADOR CUANTIC
posibles en cualquier átomo. A la derecha vemos una
simulación de los estados cuánticos del átomo de
hidrógeno.
71

72. Las transformaciones de Lorentz (1900) y el efecto Zeeman (1902)
El físico holandés Hendrik Antoon Lorentz (1853-1928) realizó un gran número de
investigaciones en los campos de la termodinámica, la radiación, el magnetismo, la
electricidad y la refracción de la luz, entre las que destaca el estudio de la expresión
de las ecuaciones de Maxwell en sistemas inerciales y sus consecuencias sobre la
propagación de las ondas electromagnéticas.
Formuló, conjuntamente con George Francis FitzGerald, una explicación
del experimento de Michelson y Morley sobre la constancia de la velocidad de la luz,
atribuyéndola a la contracción de los cuerpos en la dirección de su movimiento. Este
efecto, conocido como contracción de Lorentz-FitzGerald, sería luego expresado
como las transformaciones de Lorentz, las que dejan invariantes las ecuaciones de
Maxwell, posterior base del desarrollo de la teoría de la relatividad.
Nombró a Pieter Zeeman su asistente personal, estimulándolo a investigar
el efecto de los campos magnéticos sobre las transiciones de spin, lo que lo llevó a
descubrir lo que hoy en día se conoce con el nombre de efecto Zeeman, base de la
tomografía por resonancia magnética nuclear. Por este descubrimiento y su
explicación, Lorentz compartió en 1902 el Premio Nobel de Física con Pieter
Zeeman.
Las líneas espectrales son de 4 clases: Sharp, Principal, Difuse, Fine, lo
cual se correlaciona con los niveles orbitales de los electrones S, P, D, F. (ver
TABLA CUANTICA). El efecto Zeeman es cuando algunas de estas líneas
espectrales se ven un poquito mas gordas o dobles, triples o múltiples, porque la
fuente luminosa proviene de un poderoso campo magnético. 72

73. Albert Einstein: El efecto fotoeléctrico (1905)
Al alemán nacionalizado norteamericano Albert Einstein
(1879 – 1955) se le considera el científico más conocido e
importante del siglo XX. El resultado de sus investigaciones
sobre la electricidad llegó en 1905 (fecha trascendental que
se conmemoró en el Año mundial de la física 2005), cuando
escribió cuatro artículos fundamentales sobre la física de
pequeña y gran escala. En ellos explicaba el movimiento
browniano, el efecto fotoeléctrico y desarrollaba la
relatividad especial y la equivalencia entre masa y energía.
El efecto fotoeléctrico consiste en la emisión de
electrones por un material cuando se le ilumina con
radiación electromagnética (luz visible o ultravioleta, en
general). Ya había sido descubierto y descrito por Heinrich SIMULACION EFECTO
Hertz en 1887, pero la explicación teórica no llegó hasta
que Albert Einstein le aplicó una extensión del trabajo sobre
los cuantos de Max Planck.
En el artículo dedicado a explicar el efecto
fotoeléctrico, Einstein exponía un punto de vista heurístico
sobre la producción y transformación de luz, donde SIMULADOR CUANTIC
proponía la idea de quanto de radiación (ahora llamados
fotones) y mostraba cómo se podía utilizar este concepto
para explicar el efecto fotoeléctrico. 73

74. Una explicación completa del efecto fotoeléctrico solamente pudo ser
elaborada cuando la teoría cuántica estuvo más avanzada. A Albert Einstein se le
concedió el Premio Nobel de Física en 1921 por ello, y no por la relatividad.
El efecto fotoeléctrico es la base de la producción de energía eléctrica por
radiación solar y de su aprovechamiento energético. Se aplica también para la
fabricación de células utilizadas en los detectores de llama de las calderas de las
grandes usinas termoeléctricas. También se utiliza en diodos fotosensibles tales
como los que se utilizan en las células fotovoltaicas y en electroscopios o
electrómetros. En la actualidad (2008) los materiales fotosensibles más utilizados
son, aparte de los derivados del cobre (ahora en menor uso), el silicio, que produce
corrientes eléctricas.
1909 El físico estadounidense Robert Andrews Millikan (1868-1953) es
conocido principalmente por haber medido la carga del electrón, ya descubierta por
J. J. Thomson. Estudió en un principio la radioactividad de los minerales de uranio y
la descarga en los gases. Luego realizó investigaciones sobre radiaciones
ultravioletas.
Mediante su experimento de la gota de aceite, también conocido como
experimento de Millikan, determinó la carga del electrón: 1,602 × 10-19 coulomb. La
carga del electrón es la unidad básica de cantidad de electricidad y se considera la
carga elemental porque todos los cuerpos cargados contienen un múltiplo entero de
la misma. El electrón y el protón tienen la misma carga absoluta, pero de signos
opuestos. 74

75. Convencionalmente, la carga del protón se considera positiva y la del
electrón negativa. Entre sus otras aportaciones a la ciencia destacan su importante
investigación sobre los rayos cósmicos, como él los denominó, y sobre los rayos X,
así como la determinación experimental de la constante de Planck, midiendo la
frecuencia de la luz y la energía de los electrones liberados en el efecto
fotoeléctrico. En 1923 fue galardonado con el Premio Nobel de Física por sus
trabajos para determinar el valor de carga del electrón y el efecto fotoeléctrico.
1912 William Henry y
William Lawrence Bragg proponen
la ley de Bragg y establecen el
campo de la cristalografía de rayos
X, una herramienta importante para
dilucidar la estructura cristalina de
sustancias.
1913 Niels Bohr introduce
conceptos de la mecánica cuántica
a la estructura atómica,
proponiendo lo que hoy en día se
conoce como el modelo atómico de
Bohr, donde los electrones sólo
existen en orbitales estrictamente 75
definidos. VIDEO PARTICULAS Y ONDAS

76. VER SIMULACION ATOMO DE HIDROGENO SEGÚN BOHR
Niels Henrik David Böhr (Copenhague, Dinamarca;
7 de octubre de 1885 – ibídem; 18 de noviembre de 1962) fue
un físico danés que realizó propuso un nuevo modelo atómico
basado en la mecánica cuántica. Basándose en las teorías de
Rutherford, publicó su modelo atómico en 1913, introduciendo
la teoría de las órbitas cuantificadas, que en la teoría mecánica
cuántica consiste en las características que, en torno al núcleo
atómico, el número de electrones en cada órbita aumenta
desde el interior hacia el exterior.
Conferencia Solvay de
1927. Niels Bohr se encuentra
situado en la segunda fila, el
primero por la derecha. Entre
los participantes destacan
Auguste Piccard, Albert
Einstein, Marie Curie, Erwin
Schrödinger, Wolfgang Pauli,
Werner Heisenberg, Paul Dirac,
Louis de Broglie y Max Planck.
76

77. 1913 Henry Moseley, en base a una idea previa de Van den Broek,
introduce el concepto de número atómico para corregir las deficiencias de la tabla
periódica de Mendeléyev, que se halla basada en el peso atómico.
1913 Frederick Soddy propone el concepto de isótopos para designar a
todos esos elementos que tienen las mismas propiedades químicas, pero que
difieren en sus pesos atómicos.
El físico holandés Heike Kamerlingh Onnes (1853-1926) se dedicó
principalmente al estudio de la física a bajas temperaturas, realizando importantes
descubrimientos en el campo de la superconductividad eléctrica, fenómeno que
sucede cuando algunos materiales están a temperaturas cercanas al cero absoluto.
Ya en el siglo XIX se llevaron a cabo diversos experimentos para medir la
resistencia eléctrica a bajas temperaturas, siendo James Dewar el primer pionero en
este campo. Sin embargo, la superconductividad como tal no se descubriría hasta
1911, año en que Onnes observó que la resistencia eléctrica del mercurio
desaparecía bruscamente al enfriarse a 4K (-269 °C), cuando lo que se esperaba
era que disminuyera gradualmente.
En 1913 fue galardonado con el Premio Nobel de Física por, en palabras
del comité, "sus investigaciones en las características de la materia a bajas
temperaturas que permitieron la producción del helio líquido".
Actualmente la superconductividad se usa rutinariamente en los poderosos
magnetos de la resonancia magnética. 77

78. En 1916, Sommerfeld perfeccionó el
modelo atómico de Bohr intentando paliar los dos
principales defectos de éste. Para eso introdujo dos
modificaciones básicas: Órbitas casi-elípticas para
los electrones y velocidades relativistas. En el
modelo de Bohr los electrones sólo giraban en
órbitas circulares. La excentricidad de la órbita dio
lugar a un nuevo número cuántico: el número
cuántico azimutal, que determina la forma de los MODELO ATOMICO DE
orbitales, se lo representa con la letra l y toma SOMMERFELD
valores que van desde 0 hasta n-1.
ESTRUCTURA DE LOS
ORBITALES SEGÚN EL
NUMERO CUANTICO
CORRESPONDIENTE
78

79. Alrededor de 1916, William Coolidge examina cuidadosamente el tubo de
Crookes con el que se emiten rayos x y se dispone a perfeccionarlo. Al poco tiempo
crea un tubo más eficiente que dispone de un circuito de bajo voltaje, que sirve para
calentar el filamento, y un circuito de alto voltaje que llega hasta un ánodo de
wolframio o tungsteno.
El filamento crea una nube negativa de electrones, y cuando se aplica alto
voltaje al ánodo, éstos son atraídos a gran velocidad por el mismo. Cuando los
electrones chocan violentamente con el ánodo, se producen los rayos x.
William
Coolidge
Esquema
del tubo
de
Coolidge
VER TRANSFORMADOR VER TUBO DE RAYOS 79

80. 1916 Gilbert N. Lewis publica «The Atom and the Molecule», considerado
como el fundamento de la teoría del enlace de valencia.
1921 Otto Stern y Walther Gerlach establecen el concepto del espín
relativo a las partículas subatómicas.
1924 Louis de Broglie introduce el modelo de onda de estructura atómica,
con base en las ideas de dualidad onda corpúsculo.
1925 Wolfgang Pauli desarrolla el principio de exclusión, que establece
que no hay dos electrones en torno a un solo núcleo que puedan tener el mismo
estado cuántico, considerando para ello a cuatro números cuánticos.
Existen 4 números cuánticos que
definen la posición de los electrones en sus
órbitas alrededor del núcleo atómico.
Se denominan con las letras minúsculas
n = numero cuántico principal
l = numero cuántico secundario o azimutal
m = numero cuántico magnético
s = numero cuántico de espin 80