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 electrón en 1897, 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. 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. Este modelo tuvo insuficiencias las cuales se vieron
rectificadas en 1909 por Hans Geiger y
Ernest Marsden en 1909, bajo la dirección de Ernest Rutherford
Representación esquemática del modelo de Thomson. Esfera
completa de carga positiva con electrones positivos incrustados
Joseph John Thomson
Fue un profesor universitario y físico británico,
galardonado con el Premio Nóbel de Física en 1906 y descubrió del electrón.
Estudio en el Owens Collage y en el Trinity Collage, de
la universidad de Cambridge. En esta institución enseño matemática y física,
fue profesor de física experimental en el laboratorio de Cavendish, y rector
del Trinity Collage (1918-1940)
Ernest Rutherford
Fue un físico y químico británico. Se le considera el
padre de la física nuclear. Descubrió la radiación alfa y beta, y que la
radiactividad iba acompañada por una desintegración de los elementos.
Thomson realizo estos
experimentos:
Primer
experimento
En su primer experimento, se investigó si las cargas
negativas podrían ser separadas de los rayos catódicos por medio de magnetismo.
Construyó un tubo de rayos catódicos que termina en un par de cilindros con
ranuras, esas hendiduras fueron a su vez conectadas a un electrómetro. Thomson
descubrió que si los rayos son desviados magnéticamente de tal manera que no
puedan entrar en las ranuras, el electrómetro registra poca carga. Thomson
llegó a la conclusión de que la carga negativa es inseparable de los rayos.
Segundo
experimento
En su segundo experimento investigó si los rayos pueden
ser desviados por un campo eléctrico (algo que es característico de las
partículas cargadas). Anteriores experimentadores no habían observado esto,
pero Thomson creía que sus experimentos eran defectuosos porque contenían
trazas de gas. Thomson construyó un tubo de rayos catódicos con un vacío casi
perfecto, y con uno de los extremos recubierto con pintura fosforescente.
Thomson descubrió que los rayos de hecho se podían doblar bajo la influencia de
un campo eléctrico.
Tercer
experimento
En su tercer experimento, Thomson determinó la relación
entre la carga y la masa de los rayos catódicos, al medir cuánto se desvían por
un campo magnético y la cantidad de energía que llevan. Encontró que la
relación carga/masa era más de un millar de veces superior a la del ión
Hidrógeno, lo que sugiere que las partículas son muy livianas o muy cargadas.
Las conclusiones de Thomson fueron audaces: los rayos
catódicos estaban hechos de partículas que llamó "corpúsculos", y
estos corpúsculos procedían de dentro de los átomos de los electrodos, lo que
significa que los átomos son, de hecho, divisibles. Thomson imaginó que el
átomo se compone de estos corpúsculos en un mar lleno de carga positiva; a este
modelo del átomo, atribuido a Thomson, se le llamó el modelo de budín de pasas.
Rutherford
El modelo atómico de Rutherford mantenía el planteamiento
de Thomson, de que los átomos poseen electrones, pero su explicación sostenía
que todo átomo estaba formado por un núcleo y una corteza. El núcleo debía
tener carga positiva, un radio muy pequeño y en él se concentraba casi toda la
masa del átomo. La corteza estaría formada por una nube de electrones que
orbitan alrededor del núcleo.
Según
Rutherford, las órbitas de los electrones no estaban muy bien definidas y
formaban una estructura compleja alrededor del núcleo, dándole un tamaño y
forma indefinida. También calculó que el radio atómico, según los resultados
del experimento, era diez mil veces mayor que el radio del núcleo mismo, lo que
implicaba un gran espacio vacío en el átomo.
Errores y éxito de Thomson
Si bien el
modelo de Thomson explicaba adecuadamente muchos de los hechos observados de la
química y los rayos catódicos, hacía predicciones incorrectas sobre la
distribución de la carga positiva en el interior de los átomos. Las
predicciones del modelo de Thomson resultaban incompatibles con los resultados
del experimento de Rutherford, que sugería que la carga positiva estaba
concentrada en una pequeña región en el centro del átomo, que es lo que se
conoció como núcleo atómico. El modelo siguiente fue el modelo atómico de
Rutherford.
El nuevo
modelo atómico usó la amplia evidencia obtenida gracias al estudio de los rayos catódicos a lo largo de la segunda mitad del
siglo XIX. Si bien el modelo atómico de Dalton daba
debida cuenta de la formación de los procesos químicos, postulando átomos
indivisibles, la evidencia adicional suministrada por los rayos catódicos
sugería que esos átomos contenían partículas eléctricas de carga negativa. El
modelo de Dalton ignoraba la estructura interna, pero el modelo de Thomson
aunaba las virtudes del modelo de Dalton y simultáneamente podía explicar los
hechos de los rayos catódicos.
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