MODELO ATÓMICO DE THOMSON

El modelo atómico de Thomson es una teoría sobre la estructura atómica propuesta en 1904 por Joseph John Thomson, quien descubrió el electrón1 en 1898, mucho antes del descubrimiento del protón y del neutrón. En dicho modelo, el átomo está compuesto por electrones de carga negativa en un átomo positivo, como un pudin de pasas.2 Postulaba que los electrones se distribuían uniformemente en el interior del átomo suspendidos en una nube de carga positiva. El átomo se consideraba como una esfera con carga positiva con electrones repartidos como pequeños gránulos. La herramienta principal con la que contó Thomson para su modelo atómico fue la electricidad.

Modelo atómico de Thomson

Descubrimiento del electrón (descubierto en el año 1897; en 1898 Thomson propuso un modelo atómico, que tomaba en cuenta la existencia de dicha partícula subatómica.

Thomson suponía que los electrones se distribuía de una forma uniforme alrededor del átomo, conocido este modelo como Pastel de pasas, es la teoría de estructura atómica, Thomson  descubre el electrón antes que se descubrirse el protón  y el neutrón..

Si observamos este modelo, veremos que el átomo se compone por electrones de carga negativa  en el átomo positivo, tal se aprecia en el modelo de pasas de budín.

Pensaba que los electrones, distribuidos uniformemente alrededor del átomo, en distintas ocasiones, en vez de una sopa de las cargas positivas, se postulaba con una nube de carga positiva, en 1906 Thomson fue premiado con el novel de física por este descubrimiento.

Si pensamos que el átomo no deja de ser un sistema material, con una cierta energía interna, es por eso que esta energía provoca un grado de vibración de los electrones contenidos que contiene su estructura atómica, si se enfoca desde este punto de vista el modelo atómico de Thomson se puede afirmar que es muy dinámico por consecuencia de la gran movilidad de los electrones en el “seno” de la mencionada estructura.

Para lograr una interpretación del modelo atómico desde un ángulo microscópico, entonces se puede definir como una estructura estática, ya que los mismos se encuentran atrapados dentro del “seno” de la masa que define la carga positiva del átomo.

Veamos el modelo de una forma simple, el modelo de Thomson era parecido a un pastel de Frutas: los electrones estaban incrustados en una masa esférica de carga positiva,

La carga negativa del electrón era la misma que la carga positiva de la esfera, es por esto que se deduce que el átomo era neutro,

Thomson: también explicó  la forma de los iones, tanto positivos como negativos

Thomson y su experimento: JJ Thomson, (en 1897), a mitad de un experimento midió la proporción que existe entre la carga y la masa de una corriente de electrones, usando un tubo de rayos catódicos del cual obtiene un valor, este valor es de 1.76x 108 Coulombs

En 1906 Thomson demuestra que el hidrógeno tiene un electrón, esto permite diversas teorías

Primer experimento de Thomson.

Thomson investigó sí podrían ser separadas las cargas negativas de los rayos catódicos y utiliza un medio el del magnetismo.

Para este experimento construyo un tubo de rayos catódicos el cual al final del tubo termina en dos cilindros con ranuras, las ranuras fueron conectadas a su vez a un electrómetro.

Con este método Thomson descubre que cuando los rayos son desviados magnéticamente de tal forma que no puedan entrar en las hendiduras, el electrómetro marca al registrar poca carga.

Esto llevo a Thomson a la conclusión que la carga negativa es inseparable de los rayos

Segundo experimento de Thomson.

Para este segundo experimento,  JJ Thomson construye un tubo de rayos catódicos, logrando un vacío casi perfecto, en uno de sus extremos lo recubre con pintura fosforescente.

La intención del este experimento era investigar si estos rayos podían ser desviados con un campo eléctrico, se conocía que en anteriores experimentos no se habían observado este fenómeno (esto es muy característico de las partículas con carga).

Con la creación de este tubo en el que en uno de sus extremos estaba recubierto con pintura fosforescente, Thomson descubre que muchos rayos si se podían doblar con la influencia de un campo magnetizado.

Tercer experimento de Thomson.

Para el tercer experimento, Thomson fundamento la relación que hay entre la masa de los rayos catódicos y la carga, para esto mide la cantidad que se desvía por un campo magnético y cuanta cantidad de carga de energía contenida.

La relación masa/carga que encuentra es de un millar de veces superior a la que contiene el ión de Hidrógeno, esto indica que bien las partículas deben ser más livianas o con mucha más carga.

Aquí Thomson toma una posición audaz: Thomson, a los rayos catódicos que estaban cargados por partículas les llamó “corpúsculos” dichos corpúsculos se originaban dentro de los átomos de los electrodos, a lo que esto significaba, que los átomos deben ser divisibles, imagina “un mar” totalmente repleto de cargas positivas en estos corpúsculos en el átomo, es por esto que se le llama y conoce con el nombre de budín de pasas al modelo de Thomson.

El premio nobel de física lo obtiene en 1906, gracias al trabajo que realizo sobre la conducción de la electricidad a través de los gases.

La forma de su explicación de que el átomo está formado por un núcleo unido y compacto y que en su exterior la denomina como corteza, deja mucha puertas abiertas tanto para Ernest Rutherford o Niels Bohr, quienes continúan con esta investigación dando luz y planteando otras teorías para los átomos y las partes diferenciadas

Postulados de Thomson

(1.856-1940) Joseph Thomson

Con las informaciones de las que se disponía en esa época, presento algunas hipótesis entre 1898 y 1904 en un intento de justificar dos hechos relativos.

a)  Que  la  materia es eléctricamente neutra, esto permitiría pensar que aparte de electrones, es posible que haya partículas con cargas positivas.

b). Es posible extraer electrones de los átomos, pero no del mismo modo las cargas positivas.

Propuso un modelo para en átomo donde la mayoría de la masa asociada con la carga positiva ( Si al tener poca masa del electrón al compararla con la de los átomos) y si suponía que un cierto número de electrones de forma distribuida uniformemente dentro una maza con carga positiva, de aquí viene la comparación siguiente ( “una especie de paste o calabaza en la que los electrones estuviesen incrustados como si fueran trocitos de fruta o pepitas”).

En realidad podemos afirmar que este fue el primer modelo realmente atómico, con referencia a la constitución de los átomos, aunque muy limitado, y esto fue sustituido rápidamente por otros.

Su trabajo consistía en una esfera uniforme de materia cargada positivamente en las que se podía hallar incrustados electrones de modo parecido a la disposición de las semillas de sandía.

Este simple modelo explica de echo que la materia fuese eléctricamente neutra, pues los átomos de Thomson la carga positiva era neutra por la negatividad.

También se podía decir que los electrones podrían ser arrancados de la esfera si la energía en juego era suficientemente importante como sucedía en los tubos de descarga.

En 1897 demuestra que los rayos se podían desviar en un campo eléctrico y estos eran atraídos por el polo positivo, esto probaba que estas  eran cargas eléctricas negativas

Lo explico de otra forma veamos lo siguiente:

Calcula la relación entre la carga y la masa de esas partículas.

Para lograr demostrar este cálculo realizó un experimento: Hizo pasar un haz de rayos catódicos por un campo magnético y uno eléctrico.

El segundo paso consistía en eliminar el campo magnético y medir la desviación sufrida por el haz debido al campo eléctrico. Resulta que los rayos catódicos tienen una relación carga a masa más de 1.000 veces superior a la de cualquier ion.

Esta constatación llevó a Thomson a suponer que las partículas que forman los rayos catódicos no eran átomos cargados sino fragmentos de átomos, es decir, partículas subatómicas a las que llamó electrones.

Las placas se colocan dentro de un tubo de vidrio cerrado, al que se le extrae el aire, y se introduce un gas a presión reducida.