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#8. Iones Positivos 

La materia está formada por átomos. Cada átomo, en su giro, está hecho de componentes cargados eléctricamente:
 
  • un núcleo central positivo, donde está concentrada la mayoría de de la masa de los átomos, y 
  • uno o más electrones negativos. 
El núcleo y los electrones se mantienen unidos por la atracción eléctrica entre las cargas positiva (+) y negativa (-). En cualquier átomo, las dos cargas están exactamente equilibradas, de tal forma que para el mundo exterior el átomo es eléctricamente neutro.

Los iones ayudan a los gases a conducir la electricidad

Cuando un átomo es golpeado por una partícula rápida, como las emitidas por materiales radiactivos, o absorbe luz, puede expulsar un electrón. Lo que queda es un átomo cargado eléctricamente o "ion," con una carga positiva; al proceso se le denomina "ionización."

 Cuando ocurren estos procesos en el aire, producen iones libres y electrones, que se pueden mover y transportar la corriente eléctrica, algo que no pueden hacer los átomos neutros. El aire es normalmente un aislante eléctrico excelente, pero con la ionización, las cargas eléctricas pueden fugarse a su través.
 
Electroscopio

 

 Esta fuga se usó, alrededor de 1900, para detectar emisiones radiactivas y medir su intensidad. La figura muestra un instrumento simple para llevar a cabo estas mediciones. Se llama electroscopio y está formado por dos hojas paralelas de metal, protegidas del viento dentro de una caja metálica con ventanas transparentes, que están unidas a un eje metálico aislado de la caja saliendo de esta (dibujo).

 Cuando se carga eléctricamente la lámina del extremo del eje (p.e. frotándola con un paño seco), las hojas se separan, ya que ambas transportan cargas eléctricas de igual signo y se repelen. Sin embargo, cuando se acerca una sustancia radiactiva, la carga eléctrica se fuga hacia la caja y las hojas caen de nuevo. 
 

Tipos de Iones

El hidrógeno, el átomo más simple, tiene un electrón. Cuando se elimina ese electrón, se obtiene el ion positivo más simple, el "protón"; al igual que el electrón, es una partícula fundamental, pero 1836 veces más pesada. El símbolo químico del hidrógeno es H, pero el del protón es H+.

 El siguiente átomo más pesado es el helio (símbolo químico He) y contiene dos electrones. Su núcleo contiene dos protones y también dos neutrones, partículas similares al protón pero sin carga eléctrica. El Sol obtiene su energía en su núcleo interior, combinando protones (algunos de los cuales convierte en neutrones durante el proceso) y produciendo helio; como el helio es una combinación de partículas inusualmente estable, durante el proceso se libera energía .

Al átomo de helio completamente ionizado He++, que ha perdido ambos electrones, también se le conoce como "partícula alfa" (vea la sección de historia). Al igual que en el Sol y en la mayoría de estrellas, el hidrógeno es el elemento más abundante, siendo el helio el siguiente, por lo que el viento solar está  formado en su mayoría de protones, con un 5% de partículas alfa y pequeñas cantidades de iones más pesados. 

Los rayos cósmicos tienen una composición similar, una fina lluvia de iones moviéndose a velocidades cercanas a la de la luz y bombardeando la Tierra desde todas las direcciones; probablemente llenan nuestra galaxia y su origen no está indefinido.

 Se puede mencionar que, además de esos iones atómicos, también existen iones moleculares de ambos signos, formados cuando las moléculas ganan o pierden un electrón. Estos iones se producen en los procesos ionosféricos.

Nubes de iones de bario

Un átomo se puede ionizar mediante la absorción de luz. El átomo de bario es particularmente fácil de ionizar, debido a que su electrón más exterior tiene un enlace muy débil. Si se vaporiza una masa de bario en el espacio, produciéndose una nube de bario, se ioniza una gran cantidad por la acción de la luz en menos de un minuto. La nube luego se mueve en repuesta a las fuerzas eléctricas del espacio y se puede utilizar para el estudio del campo eléctrico en el espacio.

 En la práctica, el bario se envasa en recipientes con óxido de cobre y se suelta desde cohetes o satélites y se quema. La reacción química resultante produce gran calor, pero como hay más bario envasado en el recipiente se combina químicamente y algo del exceso se vaporiza y forma una gran nube esférica de color verdoso.

Esto se hace normalmente después del ocaso o antes del amanecer, a fin de que mientras explota el recipiente a plena luz del Sol, los observadores desde el suelo pueden ver la nube contra el cielo oscuro: pronto una nube de iones azulada se separa de la verdosa, normalmente alargada o rayada en la dirección de las líneas del campo magnético, que guía los iones.
Algunas de la liberaciones de bario se efectúan lejos de la Tierra y son seguidas por los telescopios. La misión AMPTE (Active Magnetospheric Particle Tracer Experiment), lanzada en 1984, soltó nubes de bario cerca de la "nariz" de la magnetosfera y en su cola.

 La misión AMPTE incluyó tres vehículos espaciales, mostrados aquí apilados durante el lanzamiento. Pulse aquí para ver una versión de esta imagen a tamaño grande.

 
Además liberó una nube de bario en el viento solar para producir un "cometa artificial". Poco después se formó la nube, la atrapó el campo magnético del viento solar y la obligó compartir el flujo del viento, en un proceso similar al que crea la cola de iones de un cometa (vea la historia del viento solar).

 
Satélite AMPTE Charge Composition
Explorer (CCE)
Exploración Adicional
    Esta sección comienza con las palabras "La materia está formada por átomos." Realmente se necesitó casi un siglo, muchos experimentos y algunas deducciones brillantes para llegar a esa conclusión. Sería completamente imposible relatar la historia completa aquí, pero quizá quiera echar un vistazo a una breve reseña de los pasos que condujeron a la teoría atómica , parte del material preparado para profesores de un curso diferente.

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Author and Curator:   Dr. David P. Stern
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Co-author: Dr. Mauricio Peredo

Spanish translation by J. Méndez

Ultima actualización 10 de Noviembre de 2004, traducir 21 December 2000

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