El Modelo Atómico de Thomson: Fundamentos, Evidencias y Estructura del Átomo

El Modelo Atómico de J. J. Thomson

Sir Joseph John Thomson (1856-1940), matemático y físico inglés, fue galardonado con el Premio Nobel de Física en 1906 por sus investigaciones sobre la conducción de la electricidad en los gases.

Fundamentos Experimentales del Modelo de Thomson

El modelo atómico propuesto por Thomson entre 1898 y 1904 se basó en los siguientes hechos observados en los tubos de descarga:

1. Los rayos catódicos estaban formados por partículas cargadas negativamente. Estas partículas eran idénticas, independientemente del gas utilizado en el tubo, y se les denominó electrones.
2. Los electrones, al ser partículas negativas, podían extraerse de los átomos. Esto implicaba que los átomos eran divisibles y, por tanto, la materia era discontinua, no maciza como postulaba Dalton, sino que contenía espacios vacíos. El modelo de Dalton no podía justificar la existencia de la electricidad.
3. Hasta ese momento, no existían experimentos que indicaran que las cargas positivas pudieran extraerse del átomo.
4. La partícula con menor masa conocida hasta la fecha era el átomo de hidrógeno. Este poseía una relación masa/carga mucho mayor que la calculada para el electrón, lo que sugería que la masa del electrón era mínima en comparación con la del átomo.
5. La materia es eléctricamente neutra. Por consiguiente, si existían partículas negativas, el resto del átomo debía poseer una carga positiva que las compensara.

Argumentos para la Transición del Modelo Atómico de Dalton al de Thomson

Con todas estas evidencias, y el fenómeno de la electricidad como argumento de mayor peso, se hizo imperativo modificar el modelo atómico de Dalton. Era imposible explicar la electricidad con un modelo que afirmaba que el átomo era indivisible. Si la materia es neutra y el átomo es la partícula más pequeña de materia, entonces el átomo es neutro. Si un átomo es neutro y no se puede fragmentar o dividir, ¿cómo se explica la existencia de partículas cargadas? Era una contradicción insostenible.

Por lo tanto, se propuso que el átomo podía dividirse. Tal como se había experimentado, las partículas que se podían extraer poseían carga negativa. Esto llevó a la propuesta de un átomo con una estructura fija positiva donde se encontraban "incrustadas" las partículas negativas, los electrones, que en ciertas condiciones podían extraerse.

Bases del Modelo de Thomson

• El átomo es divisible.
• La estructura del átomo consiste en una esfera uniforme, compacta y maciza de carga positiva, una especie de "nube positiva", donde se encuentran distribuidos uniformemente los electrones con su carga negativa en un número tal que las cargas se compensan, resultando en un átomo eléctricamente neutro.
• Los electrones están en reposo dentro de esta esfera positiva (lo que se conoce como un modelo estático).
• La mayor parte de la masa del átomo corresponde a la parte que sustenta la carga positiva.

La Analogía del "Pudín de Ciruelas"

Este modelo es conocido informalmente como el "pudín de ciruelas" (plum pudding model), según el cual los electrones eran como 'ciruelas' negativas incrustadas en un 'pudín' de materia positiva.