1. Rayos Catódicos
Tiempo aproximado: 90 minutos
Práctica núm. Fecha
- - - : : ; ; - ; — ••> - • ••
Nombre del alumno _____ Grupo
a) Viajan en línea recta dentro de un tubo de
Crookes a baja presión.
b) Son desviados por campos magnéticos.
Proposito c) Producen fluorescencia en muchas sustan-
cias como el sulfuro de zinc (ZnS).
1. Descubrir algunas propiedades de un haz
Thomas Alva Edison desarrolló el primer bulbo
de electrones dentro de un tubo de Crookes.
de luz eléctrica, en el que se produjo el llamado
2. Observar el fenómeno de emisión electróni-
efecto Edison (emisión termoiónica), que consiste
ca conocido como efecto Edison o efecto
termoiónico. en la emisión de electrones por un filamento con-
ductor calentado a altas temperaturas y al vacío,
3. Explicar el efecto de un campo magnético
sobre un haz de electrones. el cual sirvió como punto de partida para el desa-
rrollo del bulbo electrónico moderno. Considera-
do como uno de los grandes inventores de la his-
toria, Edison también desarrolló el telégrafo do-
ble, el fonógrafo, el microteléfono y la batería
ajc^lina, entre otros.
Introdiícciórv El experimento de J. J. Thomson (tubo de
IThomson) es una consecuencia de los resulta-
En 1879, Crookes descubrió que cuando se apln dos obtenidos por Crookes y Edison. En él se
jaba un alto voltaje sobre un gas a baja presión | demostró que los rayos catódicos son electro-
«((0.01-001 mm de Hg) la conducción ocurría másnes viajando del cátodo al ánodo. Desde el cátodo
|
fácilmente. Pudo detectar un haz luminoso que t| se emiten los electrones (efecto Edison); estos
se movía del cátodo al ánodo, sin importar qué / electrones con masa (m) y carga (e) eran acele-
/gas se utilizara. A muy alto vacío, el haz no sel rados poruña diferencia de potencial. En ausen-
•{ detectaba. A este haz luminoso posteriormente/ cia de otra interacción, su trayectoria rectilínea
tse le llamó rayos Gaíód/cos<'g'e'/e1c/fb^és^A1gu-l^ los hacía incidir en una pantalla fluorescente.
ñas características observada's en ellos fueron:
71

2. MANUAL DE PRÁCTICAS DE FISICOQUÍMICA
Material
Tubos de Crookes, tres modelos diferentes (sugerencia)
Tubos de Crookes: con la cruz de Malta, con pantalla fluorescente, con arreglo floral
Tubo de Thomson
Bobina Tesla (lapicero)
Imán de barra
Imán de herradura
Medidas dé seguridad: No deben'usar el Testa alumnos
>qüé padezcan arritmias;
Desarrollo experimental
Nota: los experimentos 1, 2 y 3 deben realizarse en total oscuridad en el salón de clase.
Experimento 1. Tubo de Crookes con cruz de Malta
1. Se coloca el tubo de Crookes sobre su base. :,
2. Se conecta la bobina Tesla a la corriente alterna y se acerca con la punta al cátodo del tubo
(vea la figura 1).
•
•
Objeto
Cátodo
Tubo de descarga de Crookes
Para demostrar que los rayos catódicos se
propagan en linea recta.
Figura 1. Tubo de Crookes con cruz de Malta
72

3. UNIDAD 1 • Estructura atómica y periodicidad
¿ntesta las siguientes preguntas:
cié observas al acercar la bobina Tesla?
leproduce algún olor?
De qué color es el arco eléctrico exterior?
d) ¿Por qué el color del arco?
e) ¿De qué tamaño y forma es la sombra?.
f) Basándote en la forma y tamaño de la sombra, ¿qué tipo de trayectoria sigue el haz?
Experimento 2. Tubo de Crookes con pantalla fluorescente
1, Se coloca el tubo de Crookes sobre su base.
2. Se conecta la bobina al cátodo del tubo (véanse las figuras 2 y 3).
jbo
Figura 2. Tubo de Crookes con pantalla fluorescente
73

4. MANUAL DE PRÁCTICAS DE FISICOQUÍMICA
3. Contesta las siguientes preguntas:
a) ¿Qué observas en la pantalla del tubo?
b) ¿Es fluorescencia, luminiscencia o fosforescencia el fenómeno que se observa en la pantalla
del tubo?
c) Al acercar al tubo el polo norte de un imán de barra, ¿qué efecto produce sobre el haz lumino-
so?
d) Al acercar al tubo el polo sur de un imán de barra, ¿qué efecto produce sobre el haz luminoso?
e) Al acercar al tubo el imán de herradura, ¿qué efecto produce sobre el haz luminoso?
f) A partir de las observaciones hechas en los experimentos (c, d, e), ¿qué puedes inferir con
respecto a la carga eléctrica de los electrones?
g) ¿De qué naturaleza es el flujo que permite que el imán se desvíe?
h) ¿Con qué está recubierta la pantalla?
i) ¿Cuáles son las características de esta sustancia para que se utilice?
N
Figura 3. Partes de un tubo de Crookes con pantalla fluorescente
74

5. UNIDAD 1 • Estructura atómica y periodicidad
Experimento 3. Tubo de Crookes con arreglo floral
1. Se coloca el tubo de Crookes sobre su base.
2. Se conecta la bobina Tesla a la corriente alterna y se acerca con la punta a el cátodo del tubo
(véase la figura 4).
Figura 4. Tubo de Crookes con arreglo floral
3. Contesta las siguientes preguntas:
a) Al llegar los rayos al ramillete se observa luminosidad. ¿Por qué se observan diferentes colores
en el arreglo foral?
b) ¿A qué crees que se deban los diferentes colores en el ramillete?
Experimento 4. Efecto Edison (iermoiónico)
1. Se conecta el tubo de rayos catódicos (tubo de Thomson, véase la figura 5).
2. Se conecta a corriente alterna.
3. Se acciona el botón ON.
4. Espera aproximadamente cinco minutos, hasta observar en la pantalla del tubo de Thomson
una mancha brillante (haz de electrones).
75

6. MANUAL DE PRACTICAS DE FISICOQUÍMICA
Cátodo
Pantalla FIíC» n - f í í l r * de
• j u r f «Me
• Rayos catódicos
Ánodo
Figura 5. Tubo de descarga con pantalla fluorescente
5. Contestar las siguientes preguntas:
i
a) ¿Por qué es necesario esperar máximo cinco minutos antes de observar el haz de electrones
en la pantalla del tubo de Thomson?
b) ¿Qué son los rayos X, cómo se producen y qué utilidad tienen?.
c) ¿Qué tipo de radiación se produce cuando es frenado un haz de electrones repentinamente?
d) Los electrones están ligados a la estructura interna del átomo; para desprenderlos de un metal,
por ejemplo, se requiere un mínimo de energía. ¿Qué nombre recibe esta energía?
e) ¿Cuál es la función de cada elemento del aparato empleado?
f) ¿Cuáles son las variables que podemos identificar en este fenómeno?.
si -.
;
'•
1 i-
! i ¡
76

7. UNIDAD 1 • Estructura atómica y periodicidad
q) Describe el circuito óptico equivalente al circuito eléctrico.
h) Menciona cinco elementos indispensables en la construcción del aparato y por qué son necesa-
- rias.
Análisis
1. ¿Qué está produciendo la bobina Tesla?
2. ¿Qué aplicaciones tienen los tubos de Crookes en la actualidad?.
3. ¿Por qué los tubos deben estar sellados?
Conclusiones
Anota tus conclusiones sobre la práctica.
77

8. MANUAL DE PRÁCTICAS DE FISICOQUÍMICA
i:
Cruz-Garritz, D. et al., Estructura atómica, México, Fondo Educativo Interamericano, 1986.
Giancoü, Douglas C., Física. Principios con aplicaciones, México, Prentice Hall Hispanoamericana, 2000.
Liptrot, G. F., Química inorgánica moderna, México, CECSA, 1986.
Anota la bibliografía que consultaste.
78