ELECTRICIDAD Y ESAS COSAS
Capítulo 9

UN SIMPLE TROZO DE ALAMBRE.
 
 


Autor:

Ing. Víctor Cires
 Gavidia

Octubre, 2003

V

amos a imaginar que nos pusiéramos a observar un alambre de cobre, que es buen conductor, con un microscopio especial que nos permita ir aumentando la imagen.
Al principio veremos que la superficie que parecía brillante y pulida se va convirtiendo en rugosa y mientras más se va ampliando la imagen,

empiezan a aparecer montañas y valles que cada vez se hacen más grandes e insondables.
Tiempo después, veremos que los peñascos de esas montañas son enormes, hasta que llega un momento en que desaparecen dando lugar a cristales transparentes entre los que hay grandes espacios vacíos, dándonos la impresión de un enrejado gigantesco.
Aumentamos la imagen y los cristales desaparecen, vemos ahora multitud de partículas en constante movimiento, hemos llegado al mundo molecular y esas partículas que se mueven son las moléculas del cobre.
Seguimos ampliando la imagen y ahora nos encontramos en un universo estelar, con sistemas solares separados por enormes distancias y con verdaderos soles a cuyo alrededor giran numerosas partículas a velocidades enormes, algunas de ellas se desprenden como cometas y pasan a girar alrededor de otro sol.
Entre estos enormes espacios en que reina el movimiento, pasan de repente como ráfagas, partículas fugaces, hemos llegado al microcosmos y esos sistemas solares son los átomos del cobre.
Si observamos detalladamente veremos que algún electrón situado en la órbita más alejada del núcleo de algún átomo se desprende y vaga momentáneamente como un electrón libre, hasta que queda atrapado por otro átomo que ha perdido asimismo un electrón orbital y pasa a ser parte de este átomo.
Si observamos con más detalle un átomo de cobre, veremos que a gran distancia de su núcleo, giran, en lugares opuestos, en la órbita más cercana, dos electrones y que hay una segunda órbita en la que, equidistantes giran otros ocho electrones, que hay una tercera órbita, en la que también a distancias iguales giran otros dieciocho electrones, tal parece que las órbitas están dispuestas alrededor del núcleo, como las capas de una cebolla; finalmente, un solitario electrón gira alejado en una última órbita.
Es este solitario electrón el que a veces se desprende del átomo bajo la tensión del campo eléctrico, dejando su órbita vacía, que llega a ocupar eventualmente otro electrón libre.
Si calentamos nuestro alambre, veremos cómo nuestros átomos, se agitan cada vez más violentamente y en su movimiento parecen ocupar más lugar en el espacio, oponiendo más resistencia al paso de aquellos electrones libres que tratan de pasar entre ellos.
Si enfriamos nuestro alambre, sucede el efecto contrario, la vibración de los átomos disminuye, siendo la temperatura, por lo tanto, la velocidad a que estos átomos se agitan. De repente. llegamos a una temperatura crítica, tal, que nuestros átomos parecen estar casi en reposo y entre los espacios enormes que dejan entre ellos, fluyen fácilmente los electrones libres, se ha convertido nuestro alambre de repente en un superconductor.
Si en determinado momento inyectamos una cantidad de electrones en un extremo de nuestro alambre, por ejemplo conectándolo a la esfera de una botella de Leyden cargada, en la parte que estamos observando en nuestro microscopio, veremos como todo el espacio queda sometido a una tensión y cómo se desprenden algunos electrones de las órbitas más alejadas de los núcleos, siguiendo el impulso de esa onda y que otros electrones libres llegan a ocupar esas órbitas momentáneamente vacías.
Si observamos el otro extremo del alambre, veremos que de él se desprenden el mismo número de electrones que hemos inyectado, tal parece que nuestro alambre quiere conservar la misma cantidad total de electrones.
La velocidad del enjambre de electrones que se desplazan en nuestro alambre es mucho menor que la velocidad del impulso de presión que lo recorre, de hecho este impulso viaja a la velocidad del rayo (literalmente).
Los electrones que inyectamos por un extremo no son los mismos que salen por el otro, aunque nos sea imposible distinguirlos por ser idénticos.
¡Este es nuestro conductor!
Resulta que esa materia sólida, brillante que constituye nuestro alambre de cobre está realmente formada por vacíos insondables en los que sólo existen partículas diminutas formadas por vacío y pequeñas nubes de electrones girando alrededor de un minúsculo núcleo.
Para darnos una idea de las distancias y proporciones: Si el núcleo o protón de un átomo de hidrógeno fuera del tamaño de un buque y estuviera en medio del océano Atlántico, el electrón sería del tamaño de una lancha girando a enorme velocidad, varias veces por segundo, en una trayectoria que pasaría por las costas de Nueva York, Islandia, España, Africa y Brasil.
De otra forma, si el protón fuera una pelota de fútbol, colocada en el centro del estadio Azteca de la ciudad de México, el electrón sería una canica girando muchas veces por segundo, que pasaría por la frontera de Estados Unidos, cerca de Cuba, por la frontera con Guatemala y seguiría su camino por el Pacífico más allá de las islas Marías.
Entre el electrón y el protón sólo hay espacio vacío en el que existen los campos: eléctrico, magnético y gravitacional.
El hidrógeno monoatómico es estable al encontrarse constituido por un solo átomo.
¿Qué sucedería si al protón del núcleo del átomo de hidrógeno le agregáramos un neutrón?
Habríamos formado un elemento diferente del hidrógeno, del doble de peso que éste, pero que químicamente no podríamos distinguir del hidrógeno, por tener igualmente sólo un electrón orbital.
Estos átomos se han encontrado y a este elemento se le llama deuterio o hidrógeno pesado. Es éste un isótopo (de igual forma) del hidrógeno y ha servido entre otras cosas para hacer "agua pesada".
Se ha encontrado aún otro elemento, el tritium cuyo núcleo tiene un protón y dos neutrones, es un isótopo del hidrógeno de triple peso.
¿Y qué me dicen de la molécula de agua?
Los químicos, nos explican que la molécula de agua, está formada por dos átomos de hidrógeno unidos a un átomo de oxígeno.
El oxígeno es un elemento bastante más pesado que el hidrógeno. El átomo de oxígeno tiene un núcleo l6 veces más pesado, alrededor del cual giran en la órbita externa seis electrones.
Tal parece que en dicha órbita quedaran dos huecos por llenar, hay dos electrones faltantes para completar esta órbita. Si al átomo de oxígeno, le agregamos dos átomos de hidrógeno, los electrones orbitales del hidrógeno ocupan los huecos de los faltantes del oxígeno, quedando por lo tanto los átomos de hidrógeno amarrados al de oxígeno por estos electrones compartidos entre ambos.
No quedan en este conjunto electrones libres que permitan el paso de una corriente eléctrica, siendo por lo tanto el agua "pura", un buen aislador.
De hecho con agua "deionizada", (ya explicaremos esta palabrita), es decir "pura", se limpian a presión los aisladores de las líneas de alta tensión eléctrica y también sirve para limpiar por dentro los cinescopios (esos tubos muy caros, de vidrio, en cuya pantalla aparece la imagen), con que se construyen las televisiones.
Como hemos visto, nuestros aisladores deben estar constituidos por substancias que tengan fuertemente agarrados a sus electrones, que no dejen electrones libres que permitan el paso de la corriente eléctrica.
 

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Última revisión: Domingo, 19 Noviembre 2006.