Poco después del descubrimiento de las partículas subatómicas de un átomo, los científicos estaban ansiosos por descubrir la distribución de estas partículas dentro del átomo, se propusieron varios modelos atómicos para explicar la estructura del átomo. Conozca en este artículo sobre el Modelo Atómico de Thomson.
Modelo Atómico de Thomson
En 1898, Joseph John Thomson planteó el primero de muchos modelos atómicos por venir, expuso que un átomo tiene forma de esfera con un radio de aproximadamente 10-10 m, donde la carga positiva se distribuye uniformemente, los electrones están incrustados en esta esfera para dar una disposición electrostática más estable.
Un aspecto importante de este modelo es que supone que la masa del átomo se distribuye uniformemente sobre el átomo, la teoría atómica de Thomson fue exitosa al explicar la neutralidad general del átomo.
Sin embargo, sus propuestas no fueron permanentes con los efectos de los experimentos que se hicieron después. En el año 1906, Thomson adoptó el Premio Nobel de física por sus hipótesis y experimentos sobre la conducción de electricidad por gases.
Thomson pensó que un electrón es dos mil veces más liviano que un protón y opinaba que un átomo está constituido por miles de electrones, en este modelo de estructura atómica, imaginó que los átomos estaban cercados por una nube que posee cargas positivas y negativas.
La demostración de la ionización del aire por rayos X también fue realizada por él, junto con el Modelo Atómico de Rutherford, ellos fueron los primeros en demostrarlo, el modelo de Thomson de un átomo es similar a un pudín de ciruela.
Thomson sustentó que los átomos son esferas similares de materia repleta positivamente en la que están introducidos los electrones, distinguido como el modelo de pudín de ciruela, tuvo que ser dejado por motivos tanto teóricos como prácticos en favor de la muestra atómica de Rutherford, en el que los electrones representan órbitas sobre un pequeño núcleo positivo.
Características
Thomson llegó a su modelo atómico partiendo de varias observaciones, la primera fue que los rayos X recién descubiertos por Roentgen eran capaces de ionizar las moléculas de aire, hasta entonces, la única forma de ionizar era separando químicamente iones en una solución.
Pero el físico inglés consiguió ionizar con triunfo inclusive gases monoatómicos como el helio, a través de los rayos X, esto lo llevó a profesar que la carga dentro del átomo podía ser separada y que por lo tanto no era inseparable, asimismo presto atención que los rayos catódicos alcanzaban ser desviados por los campos eléctricos y magnéticos.
Entonces Thomson ideó un modelo que explicaba correctamente el hecho de que el átomo es eléctricamente neutro y que los rayos catódicos están compuestos de partículas con carga negativa.
Valiéndose de la realidad experimental, Thomson determinó al átomo de la siguiente manera:
- El átomo es un circulo sólido eléctricamente neutra, con un radio aproximado de 10-10 m.
- La carga positiva está repartida de manera más o menos uniforme por la esfera.
- El átomo posee “corpúsculos” saturados de forma negativa, que aseveran su neutralidad.
- Dichos corpúsculos son los mismos para toda la materia.
- En el momento que el átomo se encuentra en equilibrio, hay n corpúsculos preparados normalmente en anillos dentro del círculo de carga positiva.
- La masa del átomo se encuentra diseminada de manera uniforme.
Limitaciones
Thomson obtuvo varias limitaciones al aplicar su teoría:
- No pudo explicar la permanencia de un átomo debido a que su modelo no pudo revelar cómo una carga positiva inmoviliza los electrones cargados negativamente en un átomo, por lo tanto, esta teoría nunca logró explicar el enfoque del núcleo en un átomo.
- El modelo de Thomson no pudo revelar el esparcimiento de partículas alfa por planchas metálicas delgadas.
- No hay evidencia experimental en su apoyo.
Aunque el modelo de Thomson no era un modelo preciso para explicar la estructura atómica, demostró ser la base para el desarrollo de otros modelos atómicos, el estudio del átomo y su estructura ha allanado el camino para numerosos inventos que han desempeñado un papel importante en el desarrollo de la humanidad.
¿Quién fue Joseph John Thomson?
«Joseph John Thomson nació el 18 de diciembre de 1856 en Cheetham, cerca de Manchester, de padres escoceses, después de estudiar ingeniería en el Owens College, asistió al Trinity College en Cambridge, antes de convertirse, en 1884, en profesor de Cavendish en la Universidad de Cambridge para la cátedra de física».
En 1890 se unió en matrimonio con Rose Paget, quien le daría dos hijos; en 1894, sin embargo, se convirtió en director del laboratorio Cavendish en Cambridge, cargo que ocupó hasta 1919.
Autor de numerosos trabajos relacionados con el electromagnetismo de Maxwell, Thomson se dedica al estudio del origen de los rayos catódicos, en el centro del debate científico de la época.
En 1897, dos años después del descubrimiento de Perrin (que había demostrado que los rayos catódicos tienen cargas negativas), logró desviar los rayos catódicos hacia un campo eléctrico, de ahí la creencia de que la composición de los rayos catódicos son cargas eléctricas negativas, electrones.
El académico determina las características más importantes de estas partículas, sometiendo los rayos catódicos a la acción simultánea de dos campos: uno magnético y el otro eléctrico, de esta manera logra medir la velocidad y la relación entre la carga y la masa.
Teniendo en cuenta la migración de las gotas de niebla en el campo eléctrico, además, llega a una primera evaluación relacionada con la masa del electrón.
En el mismo año, Thomson demuestra la emisión de electrones en el efecto termo electrónico y en el efecto fotoeléctrico y por lo tanto, con la colaboración de Ernest Rutherford, realiza un método para medir la naturaleza de la radiación producida por sustancias radiactivas, basada en la ionización que actúa en un gas.
El descubrimiento de electrones se utiliza para estudiar el fenómeno de los gases atravesados por el paso de la electricidad, la explicación encontrada por el físico consiste en la teoría de la ionización, que ganó el premio Nobel en 1906, sin embargo, el descubrimiento del electrón hace que se vuelva a proponer la cuestión de los Niveles de Organización de la Materia.
En 1904 Thomson propuso un modelo de átomo compuesto de electricidad positiva distribuida continuamente, en el que una cantidad de electrones se mueve en trayectorias circulares concéntricas que permiten compensar la carga positiva.
Aunque superado por el modelo atómico de Rutherford, la hipótesis de Thomson demuestra ser decididamente importante, ya que se centra en el problema de las inestabilidades radiactivas que caracteriza a cualquier modelo atómico que incluya electrones basados en la física clásica.
Impacto del Modelo de Thomson
El modelo de Thomson fue aceptado como la mejor teoría atómica disponible, lo que distingue la teoría de Thomson es su asignación de una distribución interna específica al átomo, así como un conjunto de supuestos dinámicos.
En 1899, en un documento dirigido a la Asociación Británica para el Avance de la Ciencia, Thomson presentó los ingredientes esenciales de su modelo sin ninguna fórmula matemática:
«Considero que el átomo contiene una gran cantidad de cuerpos más pequeños que llamaré corpúsculos, en el átomo normal, este conjunto de corpúsculos forma un sistema que es eléctricamente neutro».
Aunque los corpúsculos individuales se comportan como iones negativos cuando se ensamblan en un átomo neutro, el efecto negativo se equilibra con algo que hace el espacio a través del cual se extienden los corpúsculos, lo que provoca actúe como si tuviera una carga de electricidad positiva igual en cantidad a la suma de las cargas negativas en los corpúsculos.
Thomson construyó su teoría atómica para que condujera al análisis matemático donde la estabilidad, como lo indica el título, juega un papel crítico, el átomo en equilibrio tiene n corpúsculos y están dispuestos a intervalos angulares iguales en anillos dentro de una esfera positivamente electrificada, cada corpúsculo lleva una carga de electricidad negativa.
En 1907 Thomson publicó un libro: La teoría corpuscular de la materia, basado en un curso de conferencias que había impartido en la Royal Institution en la primavera de 1906, en estas conferencias, Thomson discutió la teoría de la constitución de la materia que, para Thomson, supone que las diversas propiedades de la materia pueden considerarse derivadas de efectos eléctricos.
