Descubrimiento del Electrón

Dalton, quien propuso su teoría atómica 1803, concebía el átomo como duro e indivisible. Sin embargo, no paso mucho tiempo sin que se acumulasen indicios sobre la naturaleza eléctrica de la materia. De hecho, la descomposición electrolítica del agua por Nicholson y Carlisle en 1800 ya la había puesto al descubierto. La electricidad desempeñó un papel importante en la dilucidación de la estructura del átomo.

La electricidad estática se conocía desde los tiempos antiguos, pero la corriente eléctrica continua nació con el siglo XIX. Alessandro Volta inventó en 1800 lo que ahora conocemos como pila voltaica. Este dispositivo es una celda electroquímica, muy parecida a la batería moderna. Tiempo después de la invención de Volta, el químico británico Humphry Davy construyó una potente batería para hacer pasar electricidad por sales y muy pronto descubrió varios elementos nuevos. En 1807 Davy liberó potasio metálico, un material muy reactivo, a partir del hidróxido de potasio fundido. Poco después Davy produjo sodio metálico haciendo pasar electricidad por hidróxido de sodio fundido. En menos de un año Davy produjo además magnesio, estroncio, bario y calcio metálicos por primera vez. Había nacido la ciencia de la electroquímica.

Michael Faraday (1791-1867), protegido de Davy, amplió enormemente esta nueva ciencia y definió muchos de los términos que aún empleamos en la actualidad. La electrólisis es la ruptura de compuestos por medio de la electricidad. Un electrólito es un compuesto que conduce electricidad cuando fundido o disuelto en agua. Los electrodos son barras de carbón o tiras metálicas que se insertan en un fundido o en una solución para transportar la corriente eléctrica. En la electrólisis, el ánodo es el electrodo que tienen carga positiva y el cátodo es el que está cargado negativamente. Faraday formuló la hipótesis que la corriente es transportada en el compuesto fundido o en la solución por átomos con carga, a los que más tarde se dio el nombre de iones. Un anión es un ion con carga negativa; los aniones se desplazan hacia el ánodo. Un catión es un ion con carga positiva; los cationes se desplazan hacia el cátodo.

El trabajo de electroquímica de Faraday permitió establecer la naturaleza eléctrica de los átomo, pero para conocer con más detalle su estructura fue preciso esperar varias décadas para el desarrollo de tubos de descarga en gas y de fuentes más poderosas de voltaje eléctrico.

El descubrimiento de los electrones nació de estudiar el paso de la electricidad a través de los gases. Si encerramos en un tubo un gas y hacemos pasar corriente eléctrica por medio de electrodos conectados a una fuente eléctrica no se observa nada, pues los gases actuán como aislantes en condiciones naturales. Pero si se genera un vacío (disminuye la cantidad de gas, es decir, reduce la presión) y se aumenta la corriente eléctrica, se empezará a ver un hilo luminoso que pasa de un electrodo a otro y que al chocar con las paredes del recipiente produce una fluorescencia, sin embargo, Faraday no pudo llegar a una conclusión sobre los resultados de sus experimentos.

En el año de 1857 el alemán Heinrich Geissler, diseñó un tubo donde intensificó el vacio conectando dos electrodos metálicos, uno negativo llamado ánodo y otro positivo llamado cátodo a una fuente eléctrica de lato voltaje pudo observar la fluorescentica en las paredes del tubo que causaban los rayos. Observó que los rayos que se producían partían de cátodo y se transportaban hasta el ánodo, no importando el material que estuviese hecho el cátodo, por lo que los llamó rayos catódicos.

El inglés William Crookes (1832-1919) mejoró el tuvo de Geissler, fue el primero en sugerir la naturaleza de los rayos catódicos, y que podría tratarse de moléculas de gas cargadas eléctricamente en el cátodo, las cuales eran repelidas posteriormente por un campo eléctrico colocado en el exterior del tubo. Los rayos eran desviados por la acción del campo eléctrico y cuando chocaban con el vidrio producción fluorescencia.

En ese tiempo se sabia que un objeto cargado era afectado por un campo electromagnético, por lo que si los rayos catódicos presentaban carga, tendrían que ser desviados por la esta fuerza. En tonces, Joseph J. Thomson modificó el tuvo de rayos catódicos, colocando dos placas cargadas eléctricamente y un campo magnético. Ajustando el voltaje de la placas con los efectos desviadores del campo magnético los rayos catódicos viajaban en línea recta hasta el ánodo sin ser desviados. Al darse una variación en el campo eléctrico Thomson pudo demostrar que los rayos sufrían una desviación hacia la placa positiva del campo eléctrico que la placa negativa lo repelía. Con esto se concluyó que los rayos catódicos eran p mientras partículas cargadas negativamente a las que posteriormente Stoney llamó electrones.