Práctica 1: ESTUDIO DE LAS PROPIEDADES DE LAS SUSTANCIAS. (Tema 1: Uniones entre átomos.)

RESUMEN:
Nuestro trabajo ha sido realizado con el propósito de comprobar y observar algunas de las propiedades de las sustancias, tanto iónicas como covalentes (moleculares y atómicas) y metálicas. Lo hicimos en el laboratorio de Física y Química del colegio, durante dos días, pues no se trataba de una práctica corta.

Las sustancias que hemos analizado han sido: NaCl (cloruro sódico, o sal), H2O (agua), I2 (Yodo), C (grafito) y Cu (limaduras de cobre). En el experimento de la conductividad también usamos lo que en un principio sería pentano, pero que no pudimos conseguir (utilizamos benceno en su lugar).
Estas sustancias, que pueden ser halladas en la naturaleza, han sido sometidas a diversas pruebas que nos han mostrado: sus diferentes estabilidades térmicas, para lo que hemos calentado dichas sustancias por el espacio de 3 minutos con un mechero Bunsen; su solubilidad, para lo que se han intentado disolver (actuando como soluto) en un disolvente polar (agua) y en uno apolar (éter); así como su grado de conductividad eléctrica y resistencia, para lo que se ha utilizado un rudimentario circuito que hacía pasar una corriente eléctrica a través de las sustancias.
En suma, el trabajo tiene el objetivo principal de descubrir y conocer el comportamiento de unas sustancias muy comunes bajo distintas situaciones y sus reacciones.

INTRODUCCIÓN:
Sin necesidad de conocer los descubrimientos que nos preceden en el eje infinito de la historia, esto lo podemos deducir... Pero, ¿qué resultados nos dará el uso del éter, o el calentamiento del yodo? Bueno, sabemos que el resultado de la práctica depende del tipo de sustancias que usemos, así que vamos a echarle un vistazo. Tenemos aquí sustancias de toda clase: iónicas, que forman fuertes enlaces entre los iones que las forman (NaCl/ sal); covalentes atómicas, en las que los átomos que las forman crean fortísimas redes cristalinas al compartir electrones (Cu/ grafito); covalentes moleculares, que presentan moléculas discretas unidas mediante débiles fuerzas covalentes (H2O/ agua, I2/yodo); y metálicas, cuyos átomos se unen mediante fuertes enlaces metálicos (Cu/ cobre). Sólo con esto ya sabemos que la sal es sólida a temperatura ambiente, conducirá la electricidad sólo en estado líquido, tendrá punto de fusión elevado y será soluble en agua e insoluble en éter. El grafito diferirá de la sal en que no será soluble en ningún disolvente ni conducirá la electricidad. El yodo y el agua tendrán puntos bajos de fusión y ebullición, se disolverán en disolventes iguales a su naturaleza y no conducirán la electricidad (en su forma pura). El cobre será un gran conductor eléctrico, no se disolverá más que en otro metal y será difícil de liquidificar.

TRABAJO EXPERIMENTAL:
Para medir la estabilidad térmica hemos utilizado:
-5 tubos de ensayo y un mechero sin olvidarnos de una pinza de madera para no quemarnos.
Para realizar esto hemos calentado en periodos de 1 minuto, hasta un total de 3 minutos, y hemos observado si pasado un minuto seguían en su estado inicial o había cambiado. En el caso de NaCl, no cambió durante esos tres minutos que lo tuvimos puesto a calentar. No pasó lo mismo con el H2O que a medida que el tiempo pasaba se iba evaporando hasta que al final no quedó nada. En cambio el yodo comenzó en estado líquido y justo pasados un par de segundos empezó a salir del tubo un gas morado. El grafito no sufrió ningún cambio durante los tres minutos al igual que el cobre.
Para realizar las mediciones de solubilidad hemos utilizado:
-5 tubos de ensayo, agua destilada y éter.
Comenzamos con el NaCl que se ha disuelto en el agua, pero no en el éter. El H2O no es soluble en éter. El yodo no se disolvió en el agua destilada pero sí en el éter. Al grafito le pasó lo mismo que al cobre que no se disolvieron ni en agua ni en éter.
Para la conductividad eléctrica hemos necesitado:
- Un circuito de una bombilla y una pila unidas por cables y un vidrio de reloj.
Al comprobar la conductividad del NaCl observamos que no transmite nada de electricidad, pero en disolución la transmisión es muy buena la electricidad pasa sin ningún tipo de problema. En la conductividad del H2O, comparamos al agua del grifo con la destilada y observamos que el agua del grifo es buena transmisora pero que el agua destilada no conduce la electricidad.
Los elementos que hemos utilizado han sido:
v 10 tubos ensayo
v Gradillas
v Pinza de madera
v Mechero
v Bombillas
v Soportes bombillas
v Pilas petaca 4.5V
v Cables
v Clavos

RESULTADOS OBTENIDOS:
Parte de los resultados ya los hemos contado en el punto anterior, así que será algo, no mucho, más breve de lo que iba a ser en el inicio.
Para hacerlo algo más llevadero os lo resumiremos en unas tablas, pero de las observaciones no os libra nadie:
ESTABILIDAD TÉRMICA
Bueno, las observaciones de esta parte de la práctica:
En el NaCl no se observa ningún tipo de cambio en todo el proceso de experimentación ante el mechero. En el agua destilada el cambio que observamos es que a lo largo de exposición al calor cada minuto que pasa se va evaporando hasta que en el minuto 3, se evapora por completo. En el yodo vemos que nada más ponerlo en el mechero sale un gas de color morado con olor algo fuerte. Tanto el grafito como el cobre no sufren ningún tipo de cambio.
SOLUBILIDAD
En la solubilidad del NaCl observamos que se ha disuelto en agua pero no en el éter no se disuelve. El agua con el éter produce un precipitado, es decir, que el yodo se queda abajo y el éter arriba como sucede con el agua y el aceite. El yodo solo se ha disuelto en una mínima parte y se ha teñido el agua pero en cambio con el éter se disuelve por completo. El grafito no se disuelve ni en agua ni en éter al igual que el cobre. El agua con el éter no se disuelve se produce una decantación porque es más denso (que el agua se queda abajo y el éter arriba) al igual que ocurre con el aceite.
CONDUCTIVIDAD ELÉCTRICA
Lo único más interesante es que en agua con sal es conductora, y burbujea debido a la oxidación, pero la sal sola no, también non resulta interesante que el agua del grifo es conductora y burbujea debido a la oxidación, en cambio el agua destilada no conduce la electricidad. En lugar de pentano hemos usado benceno. El cobre está claro que es un muy buen conductor debido a que se utiliza para fabricar los cables de luz.

Estas tablas muestran los datos que recogimos durante la experimentación. Es demasiado pequeño, así que sería conveniente hacer click para poder leer lo que dicen.

CUESTIONES:
1. Identifica a qué tipo de sustancias pertenecen los compuestos con los que has trabajado.
NaCl: Iónica. Agua: Covalente molecular. Yodo: Covalente molecular. C (grafito): Covalente atómica. Cu: Metálica.
2. ¿Qué tipo de enlaces los mantienen unidos para que se mantengan en su estado natural?
NaCl: Enlace iónico. Agua: Enlace covalente. Yodo: Enlace covalente. C (grafito): Red cristalina. Cu: Enlace metálico.
3. ¿Qué relación existe entre las fuerzas que los mantienen unidos y sus puntos de ebullición y fusión?
Cuanto más alto sea el punto de ebullición y fusión de una sustancia, más intensa es la fuerza que la mantiene cohesionada. En el caso del agua, por ejemplo, que tiene un enlace covalente (fuerza débil), entra en ebullición y en fusión a temperaturas bajas. La sal, por otra parte, al ser una sustancia con enlace iónico (mucho más fuerte), tendrá puntos de fusión y ebullición muy altos.
4. A la vista de los resultados, ¿cuál es la sustancia cuyas uniones moleculares son más débiles?
Obviamente, el yodo, ya que ni siquiera pasa por un punto de fusión antes de sublimarse (pasar de sólido a gaseoso).
5. ¿A qué tipo de sustancias pertenecen el HCl y el pentano (benceno)?
Son sustancias covalentes moleculares, con enlaces covalentes. Estas sustancias comparten sus propiedades, en mayor o menor grado, con el agua y el yodo.
6. ¿Qué tipo de sustancias se disuelven en agua (disolvente polar)?
Las sustancias iónicas, como el NaCl y las sustancias covalentes moleculares polares, como el agua.
7. ¿Qué tipo de sustancias se disuelven en éter (disolvente apolar)?
Las sustancias covalentes moleculares apolares, como el yodo.
8. Con las experiencias realizadas, indica que líquidos son inmiscibles.
Pensamos que los líquidos más inmiscibles que hemos utilizado en nuestro experimento son el éter y el yodo. Luego son inmiscibles los líquidos de mayor densidad.
9. ¿Qué tipo de sustancias no se disuelven ni en disolventes polares, ni apolares?
No se han disuelto ni el grafito ni el cobre en el agua ni en el éter, y son sustancias covalentes atómicas y metálicas.
10. ¿El NaCl conduce siempre la electricidad?
No es así porque solo la conduce disuelta en agua sola no lo conduce, tampoco lo hemos comprobado en otras situaciones, pero si estando solo el NaCl no conduce, pues no conduce la electricidad siempre.
11. ¿Por qué el agua del grifo posee cierta conductividad eléctrica y el agua destilada no?
Porque el agua del grifo posee ciertos minerales que conducen la electricidad mientras que el agua destilada es simplemente H2O sin nada más, ni minerales ni nada.
12. ¿Cuál es la sustancia que presenta una mayor conductividad? ¿A qué tipo de sustancia pertenece?
La sustancia de nuestro experimento que más conductividad presenta es el cobre, es decir un metal, por lo que deducimos que las sustancias con mayor conductividad son los metales.
13. Indica si la intensidad de la bombilla aumenta o disminuye cuando añades NaCl al agua.
Aumenta porque el agua destilada no es conductora por sí sola y la sal tampoco, pero las dos juntas sí lo son; luego, si le añades NaCl, la intensidad de la bombilla aumenta.
14. Cuando añadiste una gota de la disolución de yodo, en el tubo de ensayo que contenía agua y éter. ¿Dónde se quedó disuelto el yodo, en el agua o en el éter?
Pues, teniendo en cuenta que el yodo en agua no se disuelve, suponemos que se quedará disuelta en el éter debido a que es un disolvente apolar que sí que puede disolver al yodo.

CONCLUSIONES:
Sabíamos de antemano, aunque no en profundidad, los posibles resultados de nuestro experimento, gracias a nuestro conocimiento de la Física, la Química y la historia de los científicos y sus descubrimientos. Por ejemplo, había ciertas cosas que prácticamente cualquiera con un mínimo de cultura científica podría haber deducido (aunque, claro está, muchas no): que el agua se evaporaría al alcanzar los 100ºC, que la sal se disolvería en el agua o que el cobre no lo haría. Para averiguar el resto se podía proceder de dos maneras: la primera, buscar los resultados de nuestras preguntas formuladas al aire en nuestros libros (que probablemente terminaran, tras un poco de ejercicio mental, dándonos la respuesta adecuada); la segunda, y más convincente, sobre todo para aquellos que no leerían un libro científico a no ser que el cañón de una pistola les estuviera apuntando (figurativamente, como puede ser la pistola de los suspensos en Física), realizar por nuestra cuenta los experimentos.
Y así ha sido, llevándonos a una (perdónesenos la aliteración) experiencia experimental, hemos conseguido alcanzar las metas que en un principio nos habíamos propuesto. Ahora sabemos, con sólo recurrir a nuestros recuerdos, cómo reaccionarán los diferentes tipos de sustancias al ser sometidos a las condiciones arriba descritas, habiendo usado ambas vías para averiguarlo. Y, sí, hemos ganado un pequeño premio en esta larga carrera: la satisfacción de ver como nuestros experimentos, al igual que otros tantos en años pasados, han dado el fruto esperado, que ahora podemos recoger.

BIBLIOGRAFÍA:
Para la parte de trabajo experimental y de los resultados obtenidos no ha sido necesaria la consulta a ningún tipo de enciclopedia ni página web, debido a que era el trabajo que hemos realizado en clase. Lo único que hemos necesitado han sido nuestros propios libros de Física y Química, así como el cuadernillo.

AGRADECIMIENTOS:
Suponemos que debemos agradecerle a nuestro profesor de Física y Química, Ángel. Y, cómo no, a todos los científicos que han hecho posibles los conocimientos que hoy poseemos.

Cristina Morillas y Haizea Muñoz

ACTIVIDAD 1: MILLIKAN, LA UNIDAD DE CARGA ELÉCTRICA.

1.Explicación de la hipótesis de Symmer acerca del fluido vítreo (+) y el fluido resinoso.

Symmer, en 1896, consideraba la electricidad como una forma de energía que era capaz de admitir dos clases de fluidos muy ligeros; uno resinoso, o negativo, y el otro vítreo, o positivo. Según Symmer, estas propiedades eran neutralizadas al combinarse ambos fluidos.

Esto se debía a que, ya desde antiguo, se conocían las propiedades del ámbar (resina solidificada y fosilizada) y del vidrio. Respectivamente, estos materiales se cargaban de formas opuestas al ser frotados con un pedazo de lana (en el caso del ámbar) o de seda (en el caso del vidrio).

Se demostró al ver que los objetos frotados contra el ámbar se repelían entre sí; aquellos frotados contra el vidrio también se repelían y, sin embargo, los que habían sido frotados contra el ambar eran atraídos hacia los frotados contra el vidrio. (Click en la imagen para versión de mayor tamaño)

Los fenómenos que hacían esto posible eran conocidos desde antes de Cristo, y es por esto que el electrón tiene este nombre. De esta palabra proviene también "electricidad", y fue nombrado así por Tales de Mileto. Significa "azul" en griego (ελεκτρον); es un derivado de ηλεχτρον, que quiere decir "ámbar amarillo".

Esta teoría, en aquellos tiempos, estaba siendo desdeñada en favor de la hipótesis de Franklin, que sostenía que la electricidad sólo comprendía un único fluido. Éste actuaba en mayor o menor cantidad de la que un cuerpo tenía por su propia naturaleza, de ahí su "negatividad" o "positividad".

Sin embargo, la hipótesis de Symmer regresó a inicios del siglo XX, no como tal, sino como favorecedora del reciente descubrimiento del anión y el catión.

Esta carga que mencionaba Symmer puede ser demostrada muy fácilmente, con objetos totalmente cotidianos que tenemos al alcance de la mano. Por ejemplo, mi demostración será con el programa del PhET que se dirige a la electrostática, con globos y un jersey de lana.

En esta imagen, el globo no tiene carga alguna, el jersey tiene positiva y negativa, y la pared también.

En esta imagen, el globo ha sido frotado contra el jersey; ahora tiene carga negativa del jersey incrustada en él.

En esta imagen, el globo con carga negativa se empuja contra la pared, y repele las cargas negativas de ésta. Se queda anclado al muro porque su carga positiva lo atrae.

2-. Explicar el funcionamiento de un tubo de descarga.

En las lámparas de descarga, la luz se consigue estableciendo una corriente eléctrica entre dos electrodos situados en un tubo lleno con un gas o vapor ionizado.

En las lámparas de descarga, la luz se consigue estableciendo una corriente eléctrica entre dos electrodos situados en un tubo lleno con un gas o vapor ionizado.
En el interior del tubo, se producen descargas eléctricas como consecuencia de la diferencia de potencial entre los electrodos. Estas descargas provocan un flujo de electrones que atraviesa el gas. Cuando uno de ellos choca con los electrones de las capas externas de los átomos les transmite energía y pueden suceder dos cosas.
La primera posibilidad es que la energía transmitida en el choque sea lo suficientemente elevada para poder arrancar al electrón de su orbital. Este, puede a su vez, chocar con los electrones de otros átomos repitiendo el proceso. Si este proceso no se limita, se puede provocar la destrucción de la lámpara por un exceso de corriente.La otra posibilidad es que el electrón no reciba suficiente energía para ser arrancado. En este caso, el electrón pasa a ocupar otro orbital de mayor energía. Este nuevo estado acostumbra a ser inestable y rápidamente se vuelve a la situación inicial. Al hacerlo, el electrón libera la energía extra en forma de radiación electromagnética, principalmente ultravioleta (UV) o visible. Un electrón no puede tener un estado energético cualquiera, sino que sólo puede ocupar unos pocos estados que vienen determinados por la estructura atómica del átomo. Como la longitud de onda de la radiación emitida es proporcional a la diferencia de energía entre los estados iniciales y final del electrón y los estados posibles no son infinitos, es fácil comprender que el espectro de estas lámparas sea discontinuo.
Relación entre los estados energéticos de los electrones y las franjas visibles en el espectro:

3. Explica el modelo de Thomson del átomo e investiga por qué no es un modelo viable según los descubrimientos posteriores.


El modelo atómico de Thomson era una representación del átomo como una masa redonda, que era el átomo en sí; los electrones estaban sobre esta masa, incrustados en ella, igual que las pasas en un bizcocho. Por eso se denomina también "modelo del bizcocho de pasas".

Fue la primera teoría gráfica en cuanto a la representación del átomo que no lo veía como algo indivisible; J.J. Thomson sostenía que el átomo se podía separar en electrones y en un núcleo (no era un núcleo como tal, pues quien descubrió la existencia de éste fue Rutherford) al que éstos rodeaban. En esta época aún no se conocía ni el neutrón ni el protón, dando por asumido que la única materia divisible en el átomo eran los electrones, al separarse del propio átomo.

Dado que siempre ha sido sabido que la carga del átomo, como un todo, era neutra, las cargas según el modelo de Thomson debían ser así: el "núcleo", es decir, el átomo, tenía que ser de carga positiva para que los electrones, de carga negativa, fueran atraídos hacia él y para que la carga en conjunto fuera neutra.

A veces este modelo se imaginaba como una "sopa" positiva en la que nadaban electrones negativos.

Otras veces, se veía como una nube de carga positiva en la que flotaban los electrones.

No es un modelo viable ya que Rutherford descubrió el núcleo del átomo, y demostró que su tamaño no era, ni mucho menos, el que Thomson había imaginado. Es decir: el núcleo de un átomo es mucho más pequeño que la superficie que abarca; esta superficie es tan grande debido a que los electrones orbitan en torno al núcleo, a pesar de que éstos tengan un tamaño mucho menor que el propio núcleo.

El experimento de Rutherford que dio lugar al descubrimiento del núcleo fue así: apuntó a una lámina finísima, de pocos átomos de anchura, de oro (pan de oro), con un haz de partículas alpha. Empleó una pantalla de sulfuro de zinc para detectar la trayectoria de las partículas al atravesar la lámina, y halló esto: las partículas alpha no sólo atravesaban la lámina, sino que la mayoría lo hacía sin desviarse (pese a la carga positiva del núcleo). Sin embargo, algunas sí se desviaban, y unas pocas incluso rebotaban contra éste.

Rutherford dedujo que sólo algunas partículas rebotaban porque el núcleo era extremadamente pequeño, y que sólo las que pasaban muy cerca de éste o lo tocaban se veían afectadas en su trayectoria.

4-. Describe brevemente el experimento por el que es famoso Millikan. ¿Qué es el éter?

El experimento más famoso de Michelson.

Está considerado como la primera prueba contra la teoría del éter. El resultado negativo del experimento constituiría posteriormente la base experimental de la teoría de la relatividad especial de Einstein.
En la base de un edificio cercano al nivel del mar, Michelson y Morley construyeron lo que se conoce como el interferómetro de Michelson. Se compone de una lente semiplateada o semiespejo, que divide la luz monocromática en dos haces de luz que viajan en un determinado ángulo el uno respecto al otro. Con esto se lograba enviar simultáneamente dos rayos de luz (procedentes de la misma fuente) en direcciones perpendiculares, hacerles recorrer distancias o caminos ópticos iguales y recogerlos en un punto común en donde se crea un patrón de interferencia que depende de la velocidad de la luz en los dos brazos del interferómetro. Cualquier diferencia en esta velocidad (provocada por la diferente dirección de movimiento de la luz con respecto al movimiento del éter) sería detectada. Describiremos a continuación de manera esquemática como se desarrolló este experimento.

La distancia entre los espejos y el semiespejo tiene una longitud "L", es decir, el "Recorrido 1" es igual al "Recorrido 2" de acuerdo a la Figura 1. Ahora bien, desde el punto de vista de un observador exterior el recorrido del haz de luz es como se puede observar en la Figura 2.
Existe una diferencia entre los recorridos 1 y 2 observados en la tierra y fuera de la tierra (observador externo) como muy bien se puede observar en la Figura 2.

El éter:

Era una hipotética sustancia extremadamente ligera que se creía que ocupaba todos los espacios vacíos como un fluido.

Según lo que he leído, yo sigo pensando que sí sigue siendo viable, puesto que aunque se han realizado nuevas investigaciones, nada demuestra lo contrario.

5. Explicar, según el modelo de Bohr, por qué los rayos X ionizan a las gotas de aceite.


El modelo atómico de Bohr colocaba a los electrones en distintas órbitas, o capas, perfectamente organizadas y estructuradas. Era un modelo planetario, en el que los electrones se situaban en las órbitas que les permitían emplear la menor cantidad de energía posible, o en la más cercana posible al núcleo. Estos electrones sólo se podían mover en órbitas determinadas porque, de no ser así, la energía cinética que desprenderían al circular en torno al núcleo haría que los electrones se colapsaran sobre éste.

Los electrones son capaces, según el modelo de Bohr (todavía parcialmente en vigencia), de cambiar de órbita al acercarse a otro átomo. Dependiendo de la clase de enlace que estos átomos poseyeran, los electrones de las últimas capas se cambiarían al otro átomo, en uno o en el otro de ellos. Un electrón puede ir "saltando" de órbita en órbita, hasta llegar a aquella en la que le sea más favorable estar (menos gasto de energía).

Esto quiere decir que los rayos X, al incidir sobre las gotitas de aceite, les transmitían electrones de sobra, convirtiendo a las gotitas en conjuntos de aniones (iones negativos). Mejor dicho, hacían que la luz a su alrededor expulsara electrones, según veremos más abajo, y que éstos fueran a parar al aceite.

6-. Describe el experimento de Millikan.

El experimento consiste en introducir en un gas, gotitas de aceite de un radio del orden de un micrometro. Estas gotitas caen muy lentamente, con movimiento uniforme, con su peso compensado por la viscosidad del medio. Ahora bien, las gotas se cargan electrostáticamente al salir del atomizador por lo que su movimiento de caída se altera significativamente si se hace actuar un campo eléctrico vertical. Ajustando convenientemente la magnitud del campo eléctrico, puede lograrse que la gota permanezca en suspensión.
Millikan comprobó que los valores de las cargas eran siempre múltiplos de una carga elemental, la del electrón. Por consiguiente pudo medir la carga eléctrica que posee un electrón.

Este es el modelo que utilizo Millikan para realizar sus experimentos.

7. ¿Qué es el efecto fotoeléctrico? Puedes enseñar alguna aplicación actual de este fenómeno por cuya explicación teórica Albert Einstein recibió el premio Nobel.


Millikan realizó sus experimentos para demostrar que Albert Einstein estaba equivocado en cuanto a la teoría del efecto fotoeléctrico, aunque no lo logró. Al contrario; en realidad, comprobó que su hipótesis era verídica. De hecho, les fue concedido el premio Nobel a ambos, a Einstein por la demostración teórica de la hipótesis de Hertz (en 1887) sobre este efecto fotoeléctrico, y a Millikan por la comprobación de la demostración de Einstein.

El efecto fotoeléctrico es un fenómeno de la electrónica cuántica en el que son emitidos electrones tras la absorción de energía que provenga de radiaciones electromagnéticas, tales como luz ultravioleta, algunos colores de luz visible o Rayos X.

Otra vez más, éste es el motivo de que las gotas de aceite se conviertan en aniones mediante los Rayos X en el experimento de Millikan, lo que no hizo más que demostrar, como ya hemos dicho, que Einstein estaba en lo cierto.

Cuando una superficie metálica es expuesta a radiaciones electromagnéticas sobre ciertos niveles de frecuencia, la luz es absorbida y se emiten electrones. En 1902, Von Lenard observó que la energía de los electrones emitidos individualmente aumentaba con la frecuencia, o color, de la luz. Esto estaba en contra de la teoría de J.C. Maxwell de las ondas lumínicas, que predecía que la energía sería proporcional a la intensidad, y no al color, de la radiación.

En 1905, Albert Einstein resolvió esta aparente paradoja al describir a la luz como "compuesta por cuantos (ahora llamados fotones)", en vez de por ondas continuas. Basándose en la teoría de Planck, Einstein dedujo que la energía en cada fotón era igual a la frecuencia multiplicada por una constante, llamada más tarde Constante de Planck.

Por tanto, un fotón sobre una determinada frecuencia tiene la energía necesaria para emitir un único electrón, creando el efecto mencionado. Este descubrimiento llevó a la Física a una revoluvión cuántica; fue la explicación que Millikan trató de desvalorizar y que sólo logró demostrar, por la que ambos obtuvieron en 1921 el premio Nobel.

Se utiliza cotidianamente en las células de detección. Éstas sirven para, como su propio nombre indica, detectar las interrupciones en el paso de la luz y activar un mecanismo. Son usadas como mecanismo de seguridad, así como para poner en marcha ciertas reacciones automáticas: en las puertas de un ascensor, para detener su movimiento cuando algo está entre ellas; en los grifos, para expulsar agua al pasar la mano por encima de una placa; en los secadores automáticos de los aseos públicos, para expeler aire y secar las manos...

8-. ¿Por qué piensas que es interesante que los científicos pasen algunos años en otros centros de investigación distintos a los que se formaron?

Me parece interesante porque está bien que aprendan más cosas en un lugar lejos de su casa, en el caso de Millikan, se formó en su país y luego fue a completar sus estudios a Europa. Gracias a esto pudo disfrutar de tiempo como profesor en la universidad de Chicago y en la de Columbia. El ir a otro país o incluso a otro continente significa mucho para la carrera de un científico respetable y con bases sólidas para realizar grandes descubrimientos. En los centros de investigación donde los científicos van a "aprender el oficio" con otros que estan en la misma situación que ellos.

9. ¿Por qué es recomendable (o no) leer libros de divulgación científica?

Los libros de divulgación científica, tales como este mismo que estamos leyendo, pueden ser beneficiosos o perjudiciales dependiendo del lector. Si el lector es una persona entendida en ciencias (o no), que ha comprado el libro para su propio disfrute y su mejora cultural, y que va a leerlo por su propio pie, estos libros serán definitivamente positivos para él.

Si el lector está siendo obligado a leer el libro, probablemente su experiencia en su lectura sea mucho menos grata que para alguien que lo lea de motu propio. En este aspecto se comportan igual que los libros "normales" (literatura no científica): cualquier libro que seas obligado a leer, a la fuerza será menos agradable su lectura que si lo has elegido sin ninguna presión externa.

De cualquier forma, un libro de divulgación científica siempre aportará algo nuevo al lector. Ahora bien, que esa nueva información sea asimilada y entendida correctamente por el lector es un caso aparte.

Digamos que el lector A está estudiando la carrera de Física en la universidad y, como complemento para las clases, pues está muy interesado en ellas, decide comprar un libro científico. El lector A leerá, casi estudiará, el libro; tiene dos condiciones básicas para comprender adecuadamente la información que éste puede darle, que son el interés en ese tipo de literatura y su propio conocimiento científico, que le hará más sencillas las cosas que otro podría verse incapaz de entender.

Ahora tomemos el caso del lector B. B es un alumno de instituto que da clases de Física porque, simplemente, no le queda otro remedio. Poniéndonos en lo peor, imaginemos que a B no le interesa en lo más mínimo la Física, y hasta se le da mal. Para poder aprobar la asignatura de Física, B debe leer un libro de divulgación científica.

¿Qué podría ocurrir con B? Habría miles de posibilidades, pero tomemos las dos más cercanas y probables. Podría ser, en primer lugar, que B lea el libro a regañadientes, sin siquiera enterarse bien de lo que está leyendo; lo hace únicamente como condición para aprobar la asignatura de Física, y nada de lo que ha leído es retenido por su memoria. Puede ser que ni siquiera apruebe. En segundo lugar, quizás B lea el libro y se vea cautivado por lo que encuentra en sus páginas, y tome la resolución de aprender más de ese tema. Si antes nos pusimos en el peor caso posible, démosle la vuelta e imaginemos cuál sería el caso mejor para B: tal vez se decida a aplicarse en las clases de Física, para enterarse mejor de todo lo que están contando, ya que tiene relación con lo que ese maravilloso e hipotético libro le ha enseñado. Tal vez hasta descubra que tiene una vocación oculta respecto a la Física; al crecer, B podría escribir a su vez el libro que llevara a algún estudiante a seguir sus pasos.

Estos escenarios, completamente hipotéticos, no dependen en su totalidad del libro que lea A o B. Dependen de tantas cosas que el azar los hace impredecibles. Pero quizá el libro tuviera algo que ver, y quizá sin el libro las cosas habrían sido muy diferentes.

Eso no se puede saber hasta que se lee el libro.

10-. Construye con materiales reutilizados tu propio modelo atómico.

Este es el vídeo en el que se muestra la fabricación del modelo atómico de Rutherford.

El modelo de Rutherford o modelo planetario es un modelo atómico diseñado por Ernest Rutherford. Rutherford dirigió el famoso experimento Geiger-Marsden en 1909 (explicado más arriba), que sugirió al análisis de Rutherford que el modelo de Thomson, de bizcocho de pasas, era incorrecto.

El nuevo modelo de Rutherford para el átomo, basado en los resultados de dicho experimento, tenía una cantidad significativa de características modernas esenciales, incluyendo una carga central relativamente alta concentrada en un volumen muy pequeño (en comparación con el resto del átomo) y que conteía la mayor parte de la masa atómica (núcleo del átomo), así como unos cuantos diminutos electrones dando vueltas alrededor del núcleo como planetas alrededor del sol.

(Si el vídeo dice que no está disponible, significa que no ha terminado de procesarse. Por favor, tened paciencia.)

Como despedida, un boceto (algo rudimentario) de Millikan.

Cristina Morillas y Haizea Muñoz

ACTIVIDAD INICIAL: PORTADA DEL LIBRO

1. TÍTULO DEL LIBRO

Estos "diez experimentos más bellos de la Física" fueron elegidos, en primer lugar, por el historiador científico Robert Crease, quien decidió encuestar a la revista Physics World (muy conocida en E.E.U.U. Ver imagen 1.). 200 personas respondieron, votando por el experimento que consideraron más hermoso de todos; estas personas eran profesionales científicos, por lo que 200 respuestas bien puede ser considerado un éxito. El autor del libro, Manuel Lozano Leyva, se interesó por dicha encuesta, que fue recogida en multitud de periódicos en todos los países (incluyendo El País) y tuvo la genial idea de escribir un libro sobre el tema. Estos experimentos, además, al ser ordenados de forma cronológica, siguen una línea casi perfecta (exeptuando un vacío medieval); por otra parte, el autor también observó que todos o casi todos ellos giraban en torno al carácter de la luz o la electricidad. Son éstos los hilos conductores, no uno, sino dos, que llevan el libro, y las historias de Historia que éste contiene, hacia delante.

imagen 1.imagen 2.

Las motivaciones que este libro pudiera tener dentro de la asignatura de Física y Química son abundantes; de hecho, difícilmente podría ser más relevante para nuestra clase, sobre todo dentro del contexto de la historia de la Física que ahora mismo estamos aprendiendo. Como ejemplos, podría mencionar que varios de los experimentos que aparecen en el libro coinciden con los contenidos de nuestra asignatura: los diversos modelos atómicos que han surgido a lo largo de la historia (ver imagen 2), todo lo relacionado con Galileo (que hemos dado hasta ahora), Aristóteles... Son, al fin y al cabo, demasiados ejemplos para entretenerse en enumerarlos uno a uno. Sin embargo, lo que sí pienso enumerar, así como a sus autores, son los experimentos que componen el libro.

Empezaré por nombrarlos en el orden en el que fueron elegidos por la revista Physics World.

1. Interferencia de los electrones al atravesar una doble rejilla - Einstein, Bohr, De Broglie, Heisenberg y otros.
2. Caída libre de los cuerpos - Galileo.
3. Determinación de la carga del electrón con gotas de aceite - Millikan.
4. Descomposición de la luz solar con un prisma - Newton.
5. Interferencia de la luz - Young.
6. Medida de la fuerza de la gravedad con una balanza de torsión - Cavendish.
7. Medida de la circunferencia de la Tierra - Eratóstenes.
8. Caída de los cuerpos en planos inclinados - Galileo.
9. Descubrimiento del núcleo atómico - Rutherford.
10. Péndulo de Foucault - Foucault.

Ahora, una vez puestos en orden cronológico, combinados los dos experimentos pertenecientes a Galileo y agregado el de Arquímedes, el libro aparece así:

1. Principio fundamental de la hidrostática - Arquímedes.
2. Medida de la circunferencia de la Tierra - Eratóstenes.
3. Caída libre de los cuerpos - Galileo.
4. Descomposición de la luz solar - Newton.
5. Constante de gravitación universal - Cavendish.
6. Carácter ondulatorio de la luz - Young.
7. Movimiento de la Tierra - Foucault.
8. La unidad de carga eléctrica - Millikan.
9. El núcleo atómico - Rutherford.
10. La rendija doble - Einstein, Bohr, De Broglie, Heisenberg y otros.

Y, bien, ¿de qué nos sirve esto? Esta es la pregunta que puede hacerse alguien antes de leer este libro. Yo respondo a ella con otra pregunta: ¿De qué nos sirve conocer nuestra Historia? Sí, Historia, con mayúscula, pues su importancia está más allá de nuestro alcance. Es el compendio de todo nuestro pasado, de todos los hombres y mujeres que vivieron y trabajaron antes que nosotros para dar lugar a la vida que vivimos ahora. Es la misma Historia, aplicada al campo de la Física. Sí, ciertamente, ¿de qué nos sirve? Solamente para conocer nuestro pasado. Para lograr comprender, aunque sólo sea una mínima porción de éste, el motivo que hace que hayamos llegado a donde estamos hoy en día. De esto nos sirve.

Hablemos ahora de los experimentos en sí de este libro. Muy por encima, antes de leer el libro, podría decir que conozco alguno de estos experimentos. O quizás no sería correcto decir alguno, sino algunos, pues son más de uno: el de Arquímedes, el de Foucault, el de Newton, el (los) de Galileo y el de Eratóstenes. Son estos aquellos de los que he oído hablar y sé, más o menos, cómo funcionan. Del resto, desgraciadamente, no había tenido noticia. Pero este no es motivo de angustia, sino que me permitirá, a mí y a todos los que no los conocían, saber de ellos una vez hayamos leído el libro.

Bien, puede que no conociera todos los experimentos, pero los científicos, por lo menos de oídas, los conozco. No a todos, claro está (aunque bien debiera): aquellos a los que no conozco son Millikan y De Broglie.

Robert Andrews MillikanLouis De Broglie

Para terminar este primer punto de la actividad, quisiera decir que la experiencia que se nos propone con esta lectura será una de las más útiles y entretenidas que podamos haber jamás relacionado con un libro como este. He de confesar que, por mi propia iniciativa, probablemente no habría leído este libro de haberlo visto en el escaparate de una librería, sino que me habría decantado por una lectura de ficción. Por esto debo agradecer a mi profesor de Física, Ángel, que nos haya prestado este libro para trabajar con él, y nos haya abierto las puertas de nuestro pasado.


2. ANÁLISIS DE LA ILUSTRACIÓN

A primera vista, la portada de este libro puede parecer un simple dibujo, sin más implicaciones que las propias de un anciano disfrutando de un baño. Para alguien con un conocimiento mínimo, o básico, de ciencia (en concreto, de Física), las cosas empiezan a iluminarse delante de sus ojos como al ser apuntadas por el foco de un escenario.

En primer lugar, tenemos al anciano. Que, por supuesto, no es un anciano cualquiera, sino Albert Einstein, fácilmente reconocible a lo largo y ancho del globo por su expresión, famosa con su lengua extendida y expresión sonriente. Realmente, ¿quién no reconocería esta cara en cualquier ciudad desde Tokyo a Washington, y desde Lisboa a Moscú? Se debe, y aquí se avecina una anécdota, a una fotografía que hizo el fotógrafo Arthur Sasse en el septuagésimo segundo (72) cumpleaños de Einstein, en 1951. Sasse intentó persuadirlo de que sonriera a la cámara; sin embargo, Einstein, muy cansado por haber sonreído para tantas fotos en aquel día, sacó la lengua en vez de sonreír. La fotografía se convirtió en una de las más populares de Einstein jamás tomadas, y es ahora uno de los iconos de la cultura pop más famosos. Si se hace click en la foto se puede acceder a una explicación de esto (en inglés).

En segundo lugar, está la bañera. Esta no es tan fácilmente apreciable como referencia física, por lo menos para ojos y mentes no entrenadas. Pero con un rápido vistazo a las palabras que aparecen en dorado sobre la imagen tenemos la respuesta a nuestra segunda incógnita: Arquímedes. Arquímedes no aparece en la caricatura; lo hace un símbolo de su experimento más famoso, el que figura en el libro: el principio fundamental de la hidrostática. Cuenta la Historia, que no leyenda, que Arquímedes se sumergió en una bañera como cada día, sin haberle dado jamás la menor importancia a este hecho, cuando se fijó en que el nivel del agua subía al entrar él en la pila. Dicen, y esto es ya menos científico, que no se molestó en vestirse siquiera cuando descubrió esto, y que salió corriendo por las calles, aún mojado, gritando "Eureka". Eureka significa (lo) he encontrado. ¿Qué había encontrado? El método de medir el volumen de un sólido irregular. Estaba buscando este método para hallar la densidad de la corona de su rey, pues sospechaba que no era de oro puro, sino de una aleación de oro y plata. Y tenía razón. Una última anécdota/curiosidad sobre Arquímedes antes de proseguir: la "bañera" en la que hizo su descubrimiento no fue una tal y como la imaginamos hoy, sino una pila de piedra, cuadrada, en un baño público, decorada con cerámica (al estilo de las termas romanas). Sea como fuera, si la bañera, o terma, no hubiera estado demasiado llena, tal vez Arquímedes no habría descubierto este principio. O tal vez sí.

Por tanto, la ilustración, al igual que el libro, siguiendo el orden cronológico de los experimentos, va desde Arquímedes (la bañera desbordando agua) a Einstein. Desde el principio de la hidrostática a la rendija doble, añadiendo una sutil clave de humor que se ve patente a lo largo del libro entero, y que anuncia, antes de abrirlo o de tocarlo, que este libro no es uno cualquiera; éste carga a la espalda el peso de nuestra Historia sin ser un libro teórico y pesado, como aquellos que al abrirlos por una página al azar son totalmente incomprensibles. Es un entramado tupido y complejo del pasado de la Física con hilos de humor que se entretejen por los nudos de la Historia, dejando ver unas vetas de color en lo que, hoy en día, a mucha gente (no sólo de mi edad) le parece estar únicamente compuesto por tonos de gris.

3. BÚSQUEDA DE INFORMACIÓN SOBRE EL AUTOR: MANUEL LOZANO LEYVA.

El hombre que aparece en estas imágenes es el autor del libro, Manuel Lozano Leyva.

Estos son unos vídeos en los que aparece una entrevista al autor y una "charla" televisiva sobre las energías renovables, respectivamente.

Manuel Lozano Leyva es el catedrático de Física Atómica, Molecular y Nuclear, de la Universidad de Sevilla desde el año 1994. Nació en Sevilla en el año 1949. En el mundo, es uno de los científicos y físicos españoles mejor conocidos, debido a sus estudios en la Universidad de Oxford, en Inglaterra, y a su trabajo en Copenhague (Instituto Niels Bohr), Padua, Italia (Universidad de Padua), Daresbury, Inglaterra (Instituto de Física Nuclear) y Munich (Universidad de Munich).

Aparte de este libro, ha escrito varios libros más. Entre los principales se encuentran: "Los Hilos de Ariadna: Diez Descubrimientos Científicos que Cambiaron la Faz del Mundo", "El Galeón de Manila", "El Enviado del Rey", "La Excitación del Vacío" y "El Cosmos en la Palma de la Mano: Del Big Bang a Nuestro Origen en el Polvo de Estrellas".

Esto es todo, por ahora.
Espero que la lectura de esta entrada haya resultado, por lo menos, levemente entretenida. Me conformo con eso.

Haizea Muñoz

ACTIVIDAD DE LA PORTADA

1º Los experimentos fueron elegidos atraves de una enquesta realizada a los lectores de la revista Physics World cuya imagen se podrá ver acontinuacion en este vinculo . Se eligió esta revista debido a que es una revista de gran difusión en Estados unidos. Sí que tiene un hilo condctor, en mi opinión son los experimentos de cada uno de los cientificos que salen en este magnifico libro. Y gracias a este hilo el autor pudo seguir un camino para contarnos todo acerca de los experimentos que voy a enuerar en el orden de votación:
1. Interferencia de los electrones al pasar por una doble rejilla.
2. Caída libre de los cuerpos.
3. Determinacion de la carga del electrón con gotas de aceite.
4. Descomposición de la luz del sol por por un prisma.
5. Interferencia de la luz.
6. Medida de la fuerza de la gravedad con una balanza de torsión.
7. Medida de la circunferencia de la Tierra.
8. Caída de los cuerpos en planos inclindos.
9. Descurimiento del núcleo atómico.
10. El péndulo de Foucault.
lLas motivaciones que en mi opinión produce en esta asignatura es que te ayuda a aprender más fácilmente ciertos experimentos que hemos visto en clase y que no has acabado de comprender. Me parece importante conocer la Historia de la Ciencia porque así sabes de donde viene todo aquello que estudias en las clasas relacionadas con la ciencia en el colegio. Me suena haber hablado del experimento nº 10, 4 y 9 tanto en clase como en los museos. He oído hablar de Arquímedes, Galileo, Newton, un poco de Foucault, Rutherford, Einstein y Bohr. Tengo la impresión de que la experiencia de la lectura de este libro va ha ser tanto interesante como emocionante alavez que educativa.
2º Mi opinión acerca de la portada del libro "De Arquimedes a Einstein":
El dibujo de la portada es Einstein dentro de la bañera, donde se conece uno de los grandes experimentos de Arquimedes, através del cual descubrió que cuando se metia en la bañera el agua se salia. El dibujo de Einstein es la caricatura más conocida de él.
El subtítulo del libro es "Los diez experimentos más bellos de la física", lo cual quiere decir que en este libro se nos van ha contar unos experimentos muy importantaes para la humanidad. El título también nos dice que va ha hablar de todos los físicos desde los más antiguos como es Arquimedes hasta uno de los más recientes como puede ser Einstein, y teniendo en cuenta el subtítulo de este estupendo libro, también se nos contará de cada uno se sus experimentos más conocidos e importantes.
Los experimentos fueron elegidos atraves de una enquesta realizada a los lectores de la revista Physics World cuya imagen se podrá ver acontinuacion en este vinculo (fotos) . Se eligió esta revista debido a que es una revista de gran difusión en Estados unidos. Sí que tiene un hilo condctor, en mi opinión son los experimentos de cada uno de los cientificos que salen en este magnifico libro. Y gracias a este hilo el autor pudo seguir un camino para contarnos todo acerca de los experimentos que voy a enuerar en el orden de votación:
1. Interferencia de los electrones al pasar por una doble rejilla.
2. Caída libre de los cuerpos.
3. Determinacion de la carga del electrón con gotas de aceite.
4. Descomposición de la luz del sol por por un prisma.
5. Interferencia de la luz.
6. Medida de la fuerza de la gravedad con una balanza de torsión.
7. Medida de la circunferencia de la Tierra.
8. Caída de los cuerpos en planos inclindos.
9. Descurimiento del núcleo atómico.
10. El péndulo de Foucault.
lLas motivaciones que en mi opinión produce en esta asignatura es que te ayuda a aprender más fácilmente ciertos experimentos que hemos visto en clase y que no has acabado de comprender. Me parece importante conocer la Historia de la Ciencia porque así sabes de donde viene todo aquello que estudias en las clasas relacionadas con la ciencia en el colegio. Me suena haber hablado del experimento nº 10, 4 y 9 tanto en clase como en los museos. He oído hablar de Arquímedes, Galileo, Newton, un poco de Foucault, Rutherford, Einstein y Bohr. Tengo la impresión de que la experiencia de la lectura de este libro va ha ser tanto interesante como emocionante alavez que educativa.3º Manuel Lozano Leyva:
http://investigacion.us.es/sisius/sis_showpub.php?idpers=1076 Aquí en este enlace se encuentra la información sobre este autor.