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Peter Debye: Descubrimiento y teoría

Publicado el 1 noviembre, 2020

Peter Debye

Imagínese que acaba de descubrir un fenómeno de la química que antes era desconocido para el hombre. Habiendo dedicado tanto tiempo y esfuerzo a su trabajo, ¡estaría increíblemente emocionado de descubrir que su investigación finalmente dio sus frutos! Pero, ¿cómo llama a este gran descubrimiento cuando se lo explica a sus compañeros químicos? Después de todo, a este fenómeno nunca se le ha dado un nombre.

¿Cómo llamaría su primer avance científico si tuviera la oportunidad? Para Peter Debye, su propio nombre es siempre sinónimo de uno de los descubrimientos más importantes de la química.


Peter Debye
Peter Debye

Peter Debye, nacido en los Países Bajos en 1884, disfrutó de la investigación desde el principio. Aunque comenzó como ingeniero eléctrico, estaba fascinado con la química y tenía el deseo de saber más sobre el átomo. Su trabajo dio sus frutos cuando recibió el Premio Nobel por su investigación sobre la molécula. Echemos un vistazo a algunos de los descubrimientos y teorías de Debye.

Unidades Debye

Uno de los mayores descubrimientos de Peter Debye tuvo que ver con los momentos dipolares de las moléculas. Los momentos dipolares ocurren cuando una molécula crea cargas temporales y construye enlaces entre sus átomos. Los momentos dipolares ocurren porque la electronegatividad de algunos de los átomos dentro de la molécula difiere en fuerza. La electronegatividad ocurre con átomos que quieren más electrones, como flúor y cloro. Con la diferencia de electronegatividad, los átomos tendrán cargas opuestas y se unirán.


Debye como profesora
Debye como profesora

En 1912, Peter Debye vivía en Utrecht después de enseñar en la Universidad de Zurich en Suiza. Durante este tiempo, estaba tratando de comprender el poder del momento dipolar de las moléculas, particularmente las asimétricas como los gases. Desarrolló ecuaciones para calcular el tamaño del momento dipolar. El tamaño del momento dipolar se mide en unidades Debye . Debye no solo produjo un cálculo de tamaño, sino que usó rayos X para ayudar a expandir su investigación sobre la estructura molecular. En 1936 recibió el Premio Nobel de Química. Durante la celebración, el profesor A. Westgren pronunció un discurso en conmemoración de la investigación de Debye y dijo: “Sus resultados han enriquecido la química en un grado extraordinario en todo tipo de formas”. Gracias a Debye, tenemos una mejor comprensión de la molécula.

Teoría del calor específico

Calor específico se define como el calor necesario para elevar la temperatura de un gramo de sustancia en un grado Celsius. Einstein propuso por primera vez que los sólidos tienen un calor específico relacionado con las “vibraciones” o la cantidad de átomos en movimiento que experimentan los sólidos. En 1912, Peter Debye amplió la teoría de Einstein al explicar que hay un número máximo de vibraciones dentro de un sólido. Debye explicó que las vibraciones de los átomos contienen energía llamada fonones . Con esta expresión de energía, Debye podría relacionar la temperatura y encontrar el calor específico del sólido. Incluso a temperaturas más bajas, explicó que se podría aplicar el mismo cálculo utilizando fonones de baja frecuencia.

Estructura atomica

Los átomos son pequeñas partículas que forman la materia y son muy difíciles de ver a simple vista. Muchos científicos creían que, para comprender por qué las cosas reaccionan o tienen ciertas propiedades, era mejor comprender la estructura del átomo. Debido a que la tecnología estaba mejorando en ese momento, los químicos se enfocaron principalmente en comprender las partículas más pequeñas.

A principios de la década de 1900, Neils Bohr había propuesto una teoría de la estructura atómica. En su teoría, explicó que los átomos contienen energía dentro de sus electrones. Cuando se agrega más energía al átomo, los electrones se mueven a diferentes órbitas alrededor del núcleo del átomo.

En 1912, Peter Debye estuvo de acuerdo con la mayor parte de lo que Neils Bohr había propuesto en su teoría. Sin embargo, agregó algunas adiciones más a la teoría, una de las cuales es la idea de que las órbitas de los electrones tenían forma elíptica. Debye no fue la primera en proponer la idea. Hace mucho tiempo, había trabajado con un profesor de física llamado Arnold Sommerfeld, quien también había descubierto este mismo fenómeno pero también tenía ideas diferentes. La estructura del átomo se debatirá durante muchos años más a medida que surjan nuevos descubrimientos. Sin embargo, es bueno notar que los científicos trabajaron juntos para comprender algo tan difícil de ver.

Teoría de Debye-Huckel

Una solución de electrolitos es una mezcla de dos o más sustancias cargadas que la hacen conductora de electricidad. Estas soluciones se pueden encontrar en objetos químicamente activos, como baterías o incluso en el cuerpo humano. Al comprender las propiedades de las soluciones de electrolitos, podemos utilizar mejor las soluciones para nuestro mundo.

En 1923, Peter Debye estaba trabajando con Enrich Huckel. Los dos desarrollaron una ecuación que ayudaría a comprender mejor las soluciones de electrolitos al observar la actividad iónica. Dentro de las soluciones de electrolitos, hay sustancias cargadas llamadas iones . Los iones tienen ciertos comportamientos que contribuyen a las propiedades de la solución de electrolitos. Debye y Huckel compusieron una ecuación que mediría el comportamiento de los iones y permitiría a los químicos ver el potencial de la solución. Aunque se hicieron modificaciones a la ecuación, esta ecuación fue un gran paso hacia la comprensión de las propiedades de las soluciones de electrolitos.

Resumen de la lección

Peter Debye, fallecido el 2 de noviembre de 1966, era un químico y físico que investigó más allá de lo que el ojo podía ver para comprender la parte básica de la materia. Durante su vida, investigó los momentos dipolares y la electronegatividad de los átomos para calcular el tamaño del momento dipolar. Los tamaños de los momentos dipolares se midieron en Unidades Debye . Por este descubrimiento, recibió el Premio Nobel de Química en 1936. Debye amplió la teoría de Einstein del calor específico al introducir fononesy cómo explican el calor específico de los sólidos a temperaturas más bajas. En su estudio de la estructura atómica, Debye propuso que los electrones viajaban en forma elíptica en lugar de circular. Por último, Debye trabajó con Huckel para comprender las soluciones de electrolitos . Escribieron una ecuación matemática para ayudar a medir el comportamiento de los iones y ver el potencial de la solución.

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