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SOLUCIONES. DOCUMENTO
El núcleo antes del descubrimiento del neutrón
MATERIAL FOTOCOPIABLE
/ © Oxford University Press España, S. A.
Física y Química 1.º Bachillerato
En 1919, las únicas partículas atómicas que se conocían eran los electrones y los protones. Ese año, el
químico inglés Francis William Aston (1877-1945) ideó un instrumento, el
espectrógrafo de masas,
m
ediante el cual podían determinarse con gran precisión las masas atómicas. Estas medidas permitieron
comprobar que, excepto para el hidrógeno, la masa de un elemento es, aproximadamente, el doble que
su carga nuclear; por ejemplo, si la carga nuclear es dos, la masa del elemento es cuatro.
Inicialmente, estos hechos se explicaron afirmando que el núcleo contenía doble número de protones que
el que indicaba su carga nuclear y la mitad de ese número de electrones. Es decir, si la carga nuclear del
átomo X era 16, en su núcleo había 32 protones y 16 electrones. Rutherford postuló, en 1920, que el
núcleo atómico era demasiado pequeño para contener tantas partículas cargadas y sugirió la existencia
de un tercer tipo de partícula que, sin carga, tuviese una masa parecida a la del protón y estabilizase el
núcleo. Rutherford propuso llamar
neutrón
a esta partícula teórica. Debido a su carácter neutro y, por
tanto, a la imposibilidad de detectarlo mediante la acción de un campo eléctrico, la comprobación
experimental de la existencia del neutrón presentó serias dificultades y no fue sino hasta 1932 cuando se
detectó por vez primera.
Actividades
1.
El átomo de uranio tiene una carga nuclear
Z
= 92. Con ese único dato, intenta explicar cómo sería el
núcleo de uranio según:
a)
Las ideas que no compartía Rutherford.
El núcleo tendría 184 protones y 92 electrones, es decir, ¡un total de 276 partículas!
b)
Las ideas de Rutherford.
El núcleo tendría 92 protones y 92 neutrones.
2.
¿Cómo crees que sería la repulsión electrostática entre los protones del núcleo en los dos casos
descritos en la cuestión anterior? ¿Sería estable ese núcleo?
La repulsión electrostática entre 184 protones confinados en una región tan pequeña es muy
grande. Tal cantidad de protones desestabilizaría totalmente al núcleo. Sin embargo, la
repulsión entre 92 protones, siendo elevada, no lo es tanto (el núcleo de uranio, aunque
radiactivo, tiene cierta estabilidad).
3.
Sabiendo que los números atómico y másico del uranio son
Z
= 92 y
A
= 238, respectivamente, indica
el número de protones y de neutrones que contiene su núcleo.
El núcleo de uranio tiene 92 protones y 238 – 92 = 146 neutrones (en total, 238 partículas).
4.
Comprueba en el sistema periódico hasta qué elemento se cumple la siguiente frase: «la masa de un
elemento es, aproximadamente, el doble que su carga nuclear».
Hasta el azufre (
Z
= 16, y su masa es 32,07). El siguiente, el cloro, tiene
Z
= 17, y su masa es
35,45.
