Movimiento browniano

La aceptación de la teoría atómica y molecular durante el último cuarto del siglo XIX no fue compartida por todos los científicos.

A pesar de las muchas concordancias entre la teoría cinética y el comportamiento de los gases, no se obtuvo una prueba de la existencia de átomos y moléculas por separado ni se hizo ninguna observación que pudiese realmente demostrar los movimientos de las moléculas.

En los primeros días del desarrollo de la teoría cinética se había establecido que el diámetro de un átomo rondaba en 10 -7 cm, por lo que era obvio que nadie esperaba ver un átomo.

Existían grandes detractores de la teoría atómica, como Ernest Mach, quien no concebía al universo como un mosaico, ya que era imposible poder estudiar cada una de las piezas por separado. Se resistían a aceptar la existencia del átomo como un hecho científico establecido pero no comprobable experimentalmente. Ludwig  Boltzmann  y Wilhelm Ostwald fueron claros ejemplos de ello.

Como sucede siempre en tales controversias, la decisión depende siempre del experimento. La evidencia experimental primera y más directa de la realidad de los átomos fue la prueba de la teoría cinética atómica dado por los estudios cuantitativos del movimiento browniano.

Se llamo en honor del botánico ingles Robert Brown,  quien descubrió en 1827 que un grano de polen suspendido en agua muestra un movimiento continuo al azar cuando es visto bajo el microscopio.

Al principio estos movimientos se consideraron formas de vida pero pronto se observó que partículas inorgánicas se comportaban de manera similar en las mismas condiciones de experimento de Brown.

Fue en 1905, que Albert Einstein desarrollo una teoría del movimiento browniano. En sus nota escribe:

“ Mi objetivo principal en esto fue hallar hechos que garantizasen, hasta donde fuera posible, la existencia de átomos de tamaño definido. A la mitad de ello, descubrí que de acuerdo con la teoría tomística, tendría que haber un movimiento de las partículas microscópicas suspendidas abierto a la observación sin saber que las observaciones concernientes la movimiento browniano ya hacia tiempo que eran familiares”.

La hipótesis de Einstein consistía en que las partículas suspendidas en un líquido o en un gas compartían los movimientos térmicos del medio.

Desde este punto de vista, los movimientos brownianos eran el resultado de los impactos de las moléculas del fluido. Las partículas suspendidas adquieren la misma energía cinética que las partículas del fluido.

Atención: según la distribución de Maxwell-Boltzmann, la energia es independiente de la masa de las partículas y solo es determinada por la temperatura.

Las partículas suspendidas son demasiado grandes comparadas con las del fluido y están bombardeadas por estas desde todos los sentidos.

Cada partícula sufre una fuerza no balanceada que hace que se mueva en todas direcciones.

No nos olvidemos de nuestra querida fuerza de gravedad, la cual actúa sobre estas partículas. Si no existiesen estas fuerzas ejercidas por las moléculas del fluido, las partículas se irían al fondo del recipiente contenedor, ¿no creen?.

Hoy en día, con los avances de la ciencia tenemos evidencia fotográfica de la existencia de los átomos.