Domingo, 03 de julio de 2011

Historia de la Ciencia

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El sue?o de los alquimistas era transformar un pedazo de materia com?n y sin valor, en metales valiosos y escasos. Como volver el plomo en oro.

En aquellos tiempos nunca se logr?,? pero la fantas?a sirvi? para cometer algunos fraudes. Pero el avance cient?fico ha logrado trasformar unos elementos en otro, y quiz?, con el tiempo puedan fabricarse elementos de acuerdo a nuestras necesidades. De hecho los descubrimientos m?s recientes de nuevos elementos han sido hechos por el hombre.

El proceso de transformaci?n se logr? con el surgimiento de la energ?a nuclear.

El concepto de elemento es antiguo, los griegos lo desarrollaron, aunque con bases especulativas. Para el siglo XVIII, con apoyo de la Teor?a At?mica de la materia, se conoc?an una docena de elementos qu?micos.

A mitad del siglo XIX se hab?a identificado algunos 60 elementos m?s.

El que llam? la atenci?n sobre la posibilidad de nuevos elementos fue Dimitri Mendelev. Se esforz? por ordenar estos elementos en una tabla peri?dica donde se pudieran colocar de acuerdo a sus caracter?sticas qu?micas. Estableci? el principio de lo que despu?s se llamar?a la tabla peri?dica. Pero en esa tabla preliminar los elementos se pod?an dividir en familias, lo que se llama columnas, y en niveles de energ?a lo que se conoce como hileras. Pero al acomodar los elementos conocidos, de acuerdo a sus caracter?sticas, quedaban espacios vac?os en la tabla, donde en el espacio anterior s? encajaba bien el elemento pero en el siguiente, el elemento conocido, en este entonces, no quedaba, y se ten?a que correr un espacio m?s, dejando una casilla vac?a.

A mitad de la d?cada de los veinte del siglo XX, se hab?an identificado 92 elementos naturales. Pero en la prisa por llanear las casillas vac?as de la tabla se cometieron muchos errores. Las carillas 43, 61, 85 y 87 ten?an elementos mal clasificados.

Los nombres que les dieron a esos elementos ahora nos resultan extra?os: el elementos 43 se llamaba Mesurio, en la casilla 61 se encontraba Ilinio, el Albanio en el 85 y el Virginio en el 87. Con el tiempo estos errores fueron corregidos.

Con la comprensi?n de la naturaleza del N?cleo At?mico, en la d?cada de los treinta del siglo XX, se comprendi? que los ?tomos flotantes eran radiactivos, con el periodo de existencia tan corto (todos los elementos radiactivos pierden materia y al hacerlo se transforman en otros elementos de menor masa at?mica) con el periodo de existencia tan corto era dif?cil que se encontraran en la superficie de la tierra en concentraciones adecuadas.

?Qu? hace la diferencia entre ?tomos de diferentes elementos?? Sabemos que los ?tomos est?n formados de tres part?culas elementales: electrones (con carga negativa y peso insignificante), protones (con carga positiva y pero importante) y neutrones (sin carga y de peso importante). Se conocen actualmente part?culas sub at?micas m?s peque?as, pero considero que ellas entran en la rama de la f?sico y no de la qu?mica, y, tal vez, sean el punto fronterizo entre la materia y la energ?a.

Los protones y neutrones se encuentran en el n?cleo del ?tomo y los electrones girando alrededor del n?cleo, siendo atra?das por la carga positivas del n?cleo y a su vez repelidas por le velocidad angular de su ?rbita (como pasa con los planetas, pero en vez de cargas el?ctricas tienen la gravedad).

El n?mero de electrones en la ?rbita debe ser el mismo al de los protones del n?cleo, de lo contrario, la falta de electrones, el ?tomo se vuelve qu?micamente inestable y se le llama: Ion.

El ?tomo de un elemento se distingue de otros elementos por el n?mero de protones en su n?cleo (de echo lo que se llama n?mero at?mico de cada elemento es s?lo la cantidad de protones que tiene en su n?cleo). Por ejemplo: el carb?n tiene en su n?cleo seis protones, se le agrega un prot?n m?s el ?tomo se trasformar?a en nitr?geno con siete protones.

Los ?tomos ?normales? tienen la misma cantidad de protones y neutrones en el n?cleo.? Pero en ocasiones se encuentran m?s neutrones en algunos ?tomos de un mismo elemento. Se les llama is?topos y son m?s pesados que los ?tomos normales. Por ejemplo: el carbono es un elemento con un n?mero atomice de seis, por lo tanto tiene seis protones en su n?cleo, pero su masa at?mica es doce porque tambi?n tiene seis neutrones.

El carb?n tiene is?topos, el m?s conocido es el carbono catorce, sus ?tomos tienen seis protones y ocho neutrones en su n?cleo.

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Primer Elemento Transur?nico

?Como podemos transformar un elemento en otro al agregar partes del n?cleo? Sabemos que un n?cleo at?mico?esta compuesto por protones y neutrones, estos ?ltimos mantienen unidos los protones, que por su carga positiva se repeler?a a si mismos. Cuanto el n?mero de neutrones var?a de acuerdo al n?mero de protones en un n?cleo, el ?tomo se llama Is?topo.?Los is?topos son inestables y el mismo??tomo trata de llegar a la estabilidad desprendiendo las radiaciones que todos conocemos. De esta manera, y con el paso del tiempo, el ?tomo puede?deshacerse de la part?cula subat?mica que tiene de m?s, simplemente le desprende en pedazos al emitir radiaciones. Aunque tambi?n puede conseguir la estabilidad transformando un neutro en prot?n, emitiendo como radiaci?n un electron,??y?el ?tomo se?transforma en el elemento inmediato superior en la tabla.

Para poder conservar la carga el?ctrica?en el n?cleo el ne?tron transformado desprende un electr?n con gran energ?a cin?tica. Este proceso es?espontaneo y puede ocurrir en un segundo, un minuto o puede tardar a?os. AL fen?meno en que los ?tomos desprenden electrones se les llama radiaci?n beta.

?Qu? pasa con el elemento que transforma un neutr?n en un prot?n? El ?tomo que es de un elemento pasa a otro, con propiedades qu?micas diferentes. Por ejemplo: el nitr?geno, con 7 protones y 7 neutrones, al recibir dos neutrones de m?s y uno de ?stos se transforma en prot?n, el ?tomo de vuelve oxigeno con 8 protones y 8 neutrones. El proceso de desintegraci?n beta puede ser inverso y un prot?n puede volverse un neutr?n, desprendiendo un electr?n de antimateria llamado positr?n.

Recordemos que el elemento m?s pesado en la naturaleza es el Uranio. El primer elemento mayor que el Uranio fue descubierto en la primavera de 1940, por E.M. McMillan.

En 1940 McMillan y Philip Abelson?quer?a medir la energ?a de los pedazos de la fisi?n (divisi?n) de Uranio. Para ?sto coloc? una capa delgada de ?xido de Uranio y enseguida coloc? una?papel de fumar, para detener? y atrapar los fragmentos (tambi?n??tomos) de la fisi?n.

Encontr? que algunos productos del bombardeo con neutrones no escapaban de la capa de oxido de Uranio. sospech? que algunos ?tomos de uranio atrapaban en su n?cleo neutrones y los transformaba , por desintegraci?n beta, en ?tomos del elemento 93 (que no existe?en la naturaleza por su corto periodo de vida. Se calcula que dura 23.5 minutos antes de desintegrarse y?transforma en otro elemento) que hoy llamamos Neptunio.?

?C?mo pudo distinguir McMillan que en la capa de ?xido de uranio, muy radiactivos, se encuentran el elemento 93? Las radiaciones beta son comunes s?lo en los elementos que buscan estabilidad. los elementos pesados como el Uranio emite radiaciones alfa (part?culas formadas por la uni?n de?dos prot?n y?dos neutr?n, que no tienen penetraci+on, una sim?ple oja de papel las ?puede detener.) y se puede distinguir? una radiaci?n de otra. Cuando Mc Millan detect? radiaciones beta se imagin? que ?tomos de Uranio se transformaba en el elemento 93 (Neptunio).

Poco tiempo despu?s McMillan se integr? al Proyecto Manhattan, donde colabor? para desarrollar la bomba at?mica. Y se traslad? a Los ?lamo, en Nuevo M?xico.

En aquellos tiempos utilizaba el acelerador de part?culas de 60 pulgadas del Laboratorio de Radiaci?n Crocker en Berkeley de la Universidad de California. Este mismo acelerador se utiliz? en el descubrimiento de seis elementos tranuranicos (Neptunio, Plutonio, Curio, Berquelio, Californio y Memdelevio). Despu?s, al renovarlo y modificarlo, fue trasladado a Davis, en la misma universidad.

Diagrama del acelerador de part?culas.

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EL Acelerador de part?culas es un aparato, donde por medio de fuertes campos magn?ticos se puede impulsar una part?cula subat?mica con fines de estudio. Se emplea un campo magn?tico para encorvar las trayectorias de las part?culas en forma espiral o circular, suministr?ndoles energ?a cada vez que la p?rticula circula por el acelerador. Para lanzarlas, al final de trayecto, sobre un material para ver los efectos de la radiaci?n.

Para mayor informacion:

http://fernandomedina.blogcindario.com/2011/07/00081-elementos-artificiales-2-parte.html


Publicado por Fmdlg @ 16:16  | Ciencia
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