Descarga eléctrica a través de gases enrarecidos

A finales del siglo XIX, los físicos empezaron a investigar el flujo de la corriente eléctrica en tubos de descarga con gases. Así, se descubrió que al aplicar elevadas diferencias de potencial a través de los electrodos y extraer parcialmente el aire del tubo, una pantalla recubierta con sulfuro de fósforo y cinc y colocada entre los electrodos brillaba por el lado que quedaba frente al cátodo.

Este hecho indicaba que la descarga se origina en el cátodo y se dirige hacia el ánodo; por ello a estos rayos se les llamó catódicos. Los rayos catódicos presentan las siguientes propiedades:

a)      Se propagan en línea recta.

b)       Hacen girar un molinete interpuesto en su trayectoria.

c)      Se desvían por la acción de campos eléctricos o magnéticos.

d)     Calientan laminillas de metal situadas entre los electrodos.

e)      Se comportan siempre igual, independientemente del gas y de los electrodos.

Así pues, los rayos catódicos son partículas constituyentes universales de la materia, con carga negativa, y recibieron el nombre de electrones. En 1897, el físico estadounidense Thomson (1856-1940) determinó la relación de carga a masa, e/m, para el electrón, que es de  culombios/gramo.

La carga del electrón fue determinada en1908 por el químico estadounidense Millikan (18684953), que pulverizó una nube de gotitas de aceite sobre un par de placas metálicas paralelas.

Irradiando con rayos X el aire situado entre las placas, las gotitas de aceite recogían los electrones de los átomos del gas. Variando el campo eléctrico entre las placas, Millikan logró detener la caída de las gotitas cargadas negativamente.

Conocida la masa de la gota y la carga necesaria para mantener suspendida la gota, se puede calcular su carga. Millikan encontró un valor de  culombios para la carga del electrón y, por consiguiente, una masa de .

Ahora bien, como la materia es eléctricamente neutra, se sospechó la existencia de partículas cargadas positivamente. Utilizando un cátodo perforado se observaron dichas partículas, que recibieron el nombre de rayos canales y que son iones positivos formados al perder electrones las moléculas del gas.

En el caso del hidrógeno están formados por átomos del elemento que han perdido un electrón y que se denominan protones.