Modelo atómico de Thomson

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Todos nosotros hemos visto un pudín de ciruela y una sandía en nuestra vida diaria. ¿Sabes que uno de los primeros modelos de un átomo ha sido comparado con un budín de ciruelas, un budín de pasas e incluso una sandía? El modelo del que estamos hablando es el modelo atómico de Thomson. ¿Alguna idea de por qué se le han dado tales nombres? Averigüemos más sobre el modelo atómico de Thomson o el Modelo de átomo de Thomson.

Historia

Antes del descubrimiento de las partículas subatómicas, John Dalton ideó la teoría atómica de Dalton en la que sugería que los átomos son partículas indivisibles. Explicó que los átomos no pueden descomponerse en otras partículas más pequeñas. Sin embargo, el descubrimiento de partículas subatómicas desaprobó los postulados propuestos en la Teoría atómica de Dalton.

El descubrimiento de partículas subatómicas condujo a la búsqueda de cómo las partículas subatómicas se organizan en un átomo. JJ Thomson fue el primero y uno de los muchos científicos que propusieron modelos para la estructura de un átomo. JJ Thomson descubrió partículas cargadas negativamente mediante el experimento del tubo de rayos catódicos en el año 1897.

Las partículas fueron nombradas electrones. JJ Thomson creía que los electrones eran dos mil veces más ligeros que un protón. Él asumió que un átomo está compuesto de una nube de carga negativa en una esfera de cargas positivas. JJ Thomson y Rutherford demostraron por primera vez la ionización del aire en los rayos X.

Thomson modelo de un átomo

La descripción del modelo atómico de Thomson es uno de los muchos modelos científicos del átomo. Fue propuesto por JJ Thomson en el año 1904, justo después del descubrimiento de los electrones. Sin embargo, en ese momento el núcleo atómico aún no se había descubierto. Por lo tanto, propuso un modelo sobre la base de las propiedades conocidas disponibles en ese momento. Las propiedades conocidas son:

  • Los átomos tienen carga neutra.
  • Las partículas con carga negativa llamadas electrones están presentes en un átomo.

Modelo Atómico de Thomson – Postulados

  • De acuerdo con los postulados del modelo atómico de Thomson, un átomo se asemeja a una esfera de carga positiva con electrones (partículas cargadas negativamente) presentes dentro de la esfera.
  • La carga positiva y negativa es igual en magnitud y, por lo tanto, un átomo no tiene carga en su totalidad y es eléctricamente neutro.
  • El modelo atómico de Thomson se asemeja a un pudín de ciruelas esférico así como a una sandía. Se parece a un pudín de ciruelas porque los electrones del modelo se parecen a los frutos secos incrustados en una esfera de carga positiva, como un pudín de ciruelas esférico. El modelo también se ha comparado con una sandía porque la parte roja comestible de una sandía se comparó con la esfera que tenía una carga positiva y las semillas negras que llenaban la sandía parecían similares a los electrones dentro de la esfera.
Modelo atómico de Thomson
Modelo atómico de Thomson

Limitaciones del modelo atómico de Thomson

  • El modelo atómico de Thomson no pudo explicar cómo se mantiene la carga positiva en los electrones dentro del átomo. Tampoco pudo explicar la estabilidad de un átomo.
  • La teoría no menciona nada sobre el núcleo de un átomo.
  • No pudo explicar el experimento de dispersión de Rutherford.

Conoce con detalle el modelo atómico de Rutherford aquí.

Conclusión

A pesar de que el modelo atómico de Thomson era inexacto y tenía algunos inconvenientes, posteriormente proporcionó la base para varios otros modelos de estructura atómica. Es uno de los modelos de cimientos que llevaron a invenciones significativas y revolucionarias más tarde.


Probablemente sepa que los cables tendidos entre estas altas torres transportan electricidad. ¿Pero sabes qué es la electricidad? En realidad consiste en un flujo constante de partículas diminutas llamadas electrones. Los electrones son partículas fundamentales cargadas negativamente dentro de los átomos. Los átomos se descubrieron alrededor de 1800, pero pasaron casi 100 años antes de que se descubrieran los electrones.

Thomson descubre los electrones

John Dalton descubrió los átomos en 1804. Creía que eran las partículas más pequeñas de materia, que no podían descomponerse en partículas más pequeñas. Los imaginó como esferas sólidas y duras. No fue hasta 1897 que un científico llamado Joseph John (JJ) Thomson descubrió que hay partículas más pequeñas dentro del átomo . Thomson nació en Inglaterra y estudió en la Universidad de Cambridge, donde más tarde se convirtió en profesor. En 1906, ganó el Premio Nobel de física por su investigación sobre cómo los gases conducen la electricidad. Esta investigación también condujo a su descubrimiento del electrón . Puedes ver una foto de Thomson abajo .

Joseph John Thomson
Joseph John Thomson

Experimentos de Thomson

En su investigación, Thomson pasó corriente a través de un tubo de rayos catódicos , similar al que se ve en la Figura a continuación . Un tubo de rayos catódicos es un tubo de vidrio del que prácticamente se ha eliminado todo el aire. Contiene una pieza de metal llamada electrodo en cada extremo. Un electrodo está cargado negativamente y se conoce como cátodo. El otro electrodo está cargado positivamente y se conoce como un ánodo. Cuando se aplica corriente eléctrica de alto voltaje a las placas finales, un rayo catódico viaja desde el cátodo hasta el ánodo.

¿Qué es un rayo catódico? Eso es lo que Thomson quería saber. ¿Es solo un rayo de energía que viaja en ondas como un rayo de luz? Esa era una hipótesis popular en ese momento. ¿O fue un rayo catódico una corriente de partículas en movimiento? Esa fue la otra hipótesis popular. Thomson probó estas ideas colocando placas negativas y positivas a lo largo de los lados del tubo de rayos catódicos para ver cómo se verían afectados los rayos catódicos. El rayo catódico parecía ser repelido por la placa negativa y atraído por la placa positiva. Esto significaba que el rayo tenía una carga negativa y que debe consistir en partículas que tienen masa. Llamó a las partículas “corpúsculos”, pero luego se les cambió el nombre de electrones.

Tubo de rayos catódicos utilizado en el experimento de Thomson.
Tubo de rayos catódicos utilizado en el experimento de Thomson.

Thomson también midió la masa de las partículas que había identificado. Lo hizo determinando cuánto estaban doblados los rayos catódicos cuando varió el voltaje . Encontró que la masa de las partículas era 2000 veces más pequeña que la masa del átomo más pequeño , el átomo de hidrógeno. En resumen, Thomson había descubierto la existencia de partículas más pequeñas que los átomos. Esto refutó la afirmación de Dalton de que los átomos son las partículas más pequeñas de materia. A partir de su descubrimiento, Thomson también dedujo que los electrones son partículas fundamentales dentro de los átomos.

P: Los átomos son neutros en carga eléctrica. ¿Cómo pueden ser neutrales si contienen electrones cargados negativamente?

R: Los átomos también contienen partículas cargadas positivamente que anulan la carga negativa de los electrones. Sin embargo, estas partículas positivas no se descubrieron hasta un par de décadas después de que Thomson descubriera los electrones.

El modelo de pudín de ciruela

Thomson también sabía que los átomos son neutrales en carga eléctrica, por lo que hizo la misma pregunta: ¿Cómo pueden los átomos contener partículas negativas y aún ser neutrales? Supuso que el resto del átomo debe estar cargado positivamente para cancelar la carga negativa de los electrones. Imaginó que el átomo era similar a un budín de ciruelas, como el que se muestra en la figura a continuación: en su mayor parte positivo (el pudín) con electrones negativos (las ciruelas) dispersos a través de él.

Modelo de pudín de ciruela y pudín de Thomson
Modelo de pudín de ciruela y pudín de Thomson

P: ¿En qué se diferencia nuestra comprensión moderna de la estructura atómica del modelo de pudín de ciruelas de Thomson?

R: Hoy sabemos que toda la carga positiva en un átomo se concentra en una pequeña área central llamada núcleo , con los electrones girando a través del espacio vacío a su alrededor, como se muestra en la Figura a continuación . El núcleo se descubrió pocos años después de que Thomson descubriera el electrón , por lo que el modelo de pudín de ciruelas pronto fue rechazado.

Modelo de un atom
Modelo de un atom

Resumen

  • En 1897, JJ Thomson descubrió la primera partícula subatómica, el electrón, mientras investigaba los rayos catódicos.
  • Para explicar la neutralidad de los átomos, Thomson propuso un modelo del átomo en el que los electrones negativos se dispersan en una esfera de carga positiva. Llamó a su átomo el modelo de pudín de ciruela.

revisión

  1. ¿Quién fue JJ Thomson?
  2. Explica cómo Thomson descubrió partículas cargadas negativamente más pequeñas que los átomos.
  3. Thomson comparó su idea de estructura atómica con un pudín de ciruela. Inventar una analogía original para el modelo de pudín de Thomson del átomo.
  4. ¿Por qué el modelo de Thomson fue rechazado pronto?

Explora más

Mire esta presentación detallada sobre el descubrimiento de JJ Thomson del electrón y luego responda la pregunta a continuación.

  1. Thomson no solo descubrió que un rayo catódico consiste en fluir partículas cargadas negativamente que son más pequeñas que los átomos. También hizo el salto lógico de que estas partículas ayudan a formar los átomos. ¿Qué razonamiento usó Thomson para hacer esta inferencia?