Modelo Atómico de Thomson

Los modelos atómicos de Thomson fue expuesta por William Thomson en el año 1920, la cual es una teoría que describe las estructura interna del átomo además fue apoyada por la teoría de Sir Joseph John Thomson; quien en el año 1897 descubrió que el electrón tenía una carga negativa en cada átomo.

Una vez que John Thomson descubrió que le átomo estaba compuesto por dos partes, una carga negativa y la otra positiva esta teoría además exponía que los electrones se encontraban dentro de una masa llena de carga positiva.

Los modelos atómicos de Thomson permitieron determinar que los átomos en si son esferas, que en su interior poseen electrones de carga positiva. Este modelo fue conocido en su época con el nombre de “modelo de pudin de pasas” sin embargo el mismo fue desplazado por presentar algunos errores de hipótesis.

Thomson pensaba que el átomo era una esfera que poseía una carga positiva en su interior distribuida uniformemente y que los electrones se encargaban de neutralizarla. Estos modelos fueron caracterizados ya que los mismos exponían que el átomo posee una carga neutra y que además la carga positiva era capaz de neutralizar la carga negativa del electrón entre otros.

Thomson y el electrón

Justo al final del siglo XIX algunos científicos descubrieron que la materia se comportaba de una forma que no podía ser explicada, por el antiguo modelo atómico expuesto por Dalton.

Sin embargo el experimento llevado a cabo por Millikam en el mimo siglo, en el cual dejo caer una gota de aceite mediante el capo eléctrico de un tubo vacío, esto permitió entender que la carga mínima desarbolada al introducir la gota de aceite era de 16×10 C. Esto permitió determinar que el modelo esférico era indivisible y por ende la teoría de Dalton estaba mal.

Por esta razón Thomson a final del siglo XIX realizo un experimento, el cual consistía en usar un tubo denominado tubo de rayo catódicos, este experimento permitió usar dos electrodos conectados a una fuente de tensión, a través de un tubo vacío totalmente cerrado.

Una vez que la corriente eléctrica pasó a través del ánodo, se observó que un gas luminoso se dirigía del ánodo al tubo cátodo. Este rayo que paso a través del tubo fue denominado después “rayo catódico”, Thomson uso el mismo rayo para estudiarlo y al someterlo en un campo electromagnético descubrió que el rayo solía desviarse al lado positivo del campo; con lo que concluyó que el rayo está compuesto de partículas negativas.

Una vez que Thomson hizo este gran descubrimiento formulo un modelo llamado “pastel de pasas”, el cual consistían en que los electrones se incrustaran en la esfera llena de carga positiva la misma fue usada para describir la estructura atómica. Además Thomson logro establecer la relación que existe entre el átomo y los electrones teoría que fue expuesta anteriormente por Millikan.

Experimentos Thomson

Thomson llevo a cabo tres experimentos usando tubos de rayos catódicos y en su tercer experimento Thomson llego a la conclusión de llamar “corpúsculos” a aquellas partículas provenientes del interior del átomo, las cuales eran la encargada de formar el rayo catódico. Por otro lado estos experimentos le permitieron además estudiar la relación existente entre la masa y las partículas que eran atraídos por la carga positiva.

Estos experimentos le permitieron formular que las partículas de los átomos eran corpúsculos dentro de un espacio lleno de carga positiva. Los modelos atómicos de Thomson explicaban que la materia es eléctricamente neutra y que la carga positiva era neutralizada por la negativa.

Gracias a los modelos atómicos de Thomson, este gano el premio nobel a la física para el año 1906, estos modelos fueron los primeros considerado parte de la teoría atómica, sin embargo al pasar los años el mismo se encontró limitado.

El primer experimento de Thomson

El primer experimento llevado a cabo por Thomson consistió en estudiar si las cargas negativas se separan a través de los rayos catódicos, para comprobar esto fue usado un medio de magnetismo. Para este modelo atómico se construyó un tubo de rayos catódicos con ranuras que se conectan a través de un electrómetro.

Este experimento le permito a Thomson descubrir que los rayos son desviados por el material del tubo, para que los mismo no ingresen a las grietas del tubo, por lo tanto el electrómetro se encarga de registrar la carga. Así mismo este experimento le permitió a Thomson concluir que la carga negativa es inseparable del rayo.

El segundo experimento de Thomson

Para el segundo experimento Thomson construye otro tubo catódico de rayo, permitiendo así que este tuviera el vacío perfecto. No obstante uno de los lados del tubo lo pinto con pintura de color fosforescente.

El objetivo de este experimento era analizar si los rayos se desviaban a un campo eléctrico, además en los experimentos anteriores esto no había pasado por lo que si sucedía sería considerado un fenómeno.

Que el tubo estuviera pintado en uno de sus bordes con pintura fosforescente, permitió que Thomson descubriera que los rayos pueden doblarse cuando estos eran influenciados por un campo magnetizado.

Tercer experimento de Thomson

El tercer experimento de Thomson se basó en estudiar la relación que existe entre la masa de rayos catódicos y la carga. Para este modelo se estableció una cantidad medida de carga que era desviada a través del campo magnético y cuanta carga este almacenaba.

La masa y carga que se encontraba en el tubo era superior a la que contiene un ion de hidrogeno, esto indica que las partículas de la masa pueden ser más ligeras o pesadas dependiendo de la carga.

Este experimento le permitió a Thomson establecer que los rayos catódicos se encargaban de cargar las partículas llamadas “corpúsculos”, los mismo se originan dentro de dentro del átomo, por lo que los átomos son divisibles. Por esta razón a estos modelos atómicos de Thomson se denominan “pudin de pasas”.

Características del modelo atómico de Thomson

El modelo atómico de Thomson, también conocido como modelo del «budín de pasas», fue propuesto por el físico británico J.J. Thomson en 1904 y presentaba las siguientes características y/o postulados:

1. El átomo es una esfera cargada positivamente: Según Thomson, el átomo es una esfera de carga positiva uniforme en la que los electrones están incrustados.
2. Existencia de partículas subatómicas: Thomson propuso la existencia de partículas subatómicas, específicamente los electrones, que están incrustados en la esfera de carga positiva del átomo.
3. Presencia de cargas eléctricas: Thomson fue el primero en reconocer la existencia de cargas eléctricas en el átomo, lo que permitió explicar fenómenos como la conducción de la electricidad y la formación de enlaces químicos.
4. El átomo es eléctricamente neutro: A pesar de la presencia de cargas eléctricas en el interior del átomo, el modelo de Thomson explicó cómo el átomo podía ser eléctricamente neutro.
5. Proporción entre la masa y la carga de los electrones: Thomson calculó la relación entre la carga y la masa de los electrones, lo que permitió establecer la magnitud de la carga del electrón.

Ventajas del modelo atómico de Thomson

El modelo atómico de Thomson, también conocido como el modelo del «budín de pasas», presentó algunas ventajas en su época, entre las que se incluyen:

1. Incorporación de la idea de cargas eléctricas: Thomson fue el primero en reconocer la existencia de cargas eléctricas en el átomo, lo que permitió explicar fenómenos como la conducción de la electricidad y la formación de enlaces químicos.
2. Propuesta de la existencia de partículas subatómicas: Thomson propuso la existencia de partículas subatómicas, específicamente los electrones, lo que fue un paso importante hacia la comprensión de la estructura interna del átomo.
3. El modelo fue basado en experimentos: Thomson basó su modelo en experimentos científicos, incluyendo experimentos de tubos de rayos catódicos, lo que proporcionó una base empírica sólida para su teoría.
4. Explicación de la neutralidad del átomo: El modelo de Thomson explicó cómo el átomo podía ser eléctricamente neutro, a pesar de la presencia de cargas eléctricas en el interior del átomo.
5. Fue el primer modelo atómico que se basó en la física moderna: Thomson utilizó la física moderna de su época para desarrollar su modelo atómico, lo que permitió explicar fenómenos como la emisión de radiación electromagnética.

Aunque el modelo atómico de Thomson presentaba algunas limitaciones, como la falta de una estructura interna más detallada del átomo, sus ideas sentaron las bases para el posterior desarrollo de la teoría atómica.

Problemas del modelo atómico de Thomson

Aunque el modelo atómico de Thomson presentaba algunas ventajas, como la incorporación de la idea de cargas eléctricas y la propuesta de la existencia de partículas subatómicas, también presentaba algunas limitaciones. Entre los principales problemas del modelo atómico de Thomson se incluyen:

1. No explicaba la estructura interna del átomo: El modelo de Thomson no ofrecía una explicación detallada de la estructura interna del átomo, ni proporcionaba una descripción de cómo se organizan los electrones en el interior del átomo.
2. No explicaba la variabilidad de la carga nuclear: Thomson supuso que la carga positiva del átomo se distribuía uniformemente en toda la esfera, lo que no era consistente con la variabilidad de la carga nuclear que se observó más tarde.
3. No explicaba la emisión de radiación electromagnética: El modelo de Thomson no podía explicar la emisión de radiación electromagnética por parte de los átomos, un fenómeno que había sido observado experimentalmente.
4. No explicaba la formación de espectros atómicos: El modelo de Thomson no podía explicar la formación de los espectros atómicos, un fenómeno que había sido observado experimentalmente y que sería clave para el desarrollo de la teoría cuántica.

En resumen, aunque el modelo atómico de Thomson presentó algunas ventajas importantes, también tenía limitaciones que lo hacían insuficiente para explicar algunos de los fenómenos observados en la naturaleza.

Diferencia entre el modelo atómico de Dalton y Thomson

El modelo atómico de Dalton y el modelo atómico de Thomson fueron dos de los primeros modelos que intentaron describir la estructura y composición del átomo. A continuación, se presentan algunas de las principales diferencias entre estos dos modelos:

1. Estructura atómica: El modelo atómico de Dalton propuso que los átomos eran esferas sólidas e indivisibles, mientras que el modelo atómico de Thomson sugirió que los átomos tenían una estructura interna, compuesta por una esfera cargada positivamente en la que los electrones estaban incrustados.
2. Carga eléctrica: El modelo atómico de Dalton no consideró la presencia de cargas eléctricas en el átomo, mientras que el modelo de Thomson reconoció la existencia de cargas eléctricas y propuso la presencia de electrones cargados negativamente.
3. Masa atómica: El modelo atómico de Dalton postuló que los átomos de un mismo elemento tenían la misma masa, mientras que el modelo de Thomson propuso que la masa del átomo estaba compuesta por la masa de los electrones y la masa de la esfera de carga positiva.
4. Experimentación: El modelo atómico de Dalton se basó en la observación de las proporciones en las que los elementos se combinaban para formar compuestos, mientras que el modelo atómico de Thomson se basó en experimentos con tubos de rayos catódicos, que permitieron descubrir la existencia de electrones.

En resumen, mientras que el modelo atómico de Dalton postuló que los átomos eran esferas sólidas e indivisibles, y no consideró la presencia de cargas eléctricas, el modelo atómico de Thomson reconoció la presencia de cargas eléctricas y propuso una estructura interna del átomo, compuesta por una esfera cargada positivamente en la que los electrones estaban incrustados.

Diferencia entre el modelo atómico de Thomson y Rutherford

El modelo atómico de Thomson y el modelo atómico de Rutherford fueron dos modelos propuestos para describir la estructura del átomo, y presentan algunas diferencias clave:

1. Estructura atómica: El modelo atómico de Thomson propuso que el átomo era una esfera de carga positiva en la que los electrones estaban incrustados, mientras que el modelo atómico de Rutherford sugirió que el átomo tenía un núcleo denso y cargado positivamente en su centro, rodeado por electrones que orbitaban a su alrededor.
2. Experimentación: El modelo atómico de Thomson se basó en experimentos con tubos de rayos catódicos, mientras que el modelo atómico de Rutherford se basó en la experimentación con partículas alfa, que fueron enviadas a través de una lámina de metal delgada.
3. Tamaño del átomo: El modelo atómico de Thomson postuló que el átomo era una esfera uniforme, con una carga positiva distribuida de manera uniforme en su interior. En contraste, el modelo atómico de Rutherford propuso que el átomo tenía un núcleo pequeño y denso en su centro, que contenía la mayor parte de la masa del átomo.
4. Carga eléctrica: El modelo atómico de Thomson reconoció la existencia de cargas eléctricas, incluyendo electrones cargados negativamente. En cambio, el modelo atómico de Rutherford propuso que el átomo tenía una carga positiva en su núcleo, y que los electrones estaban cargados negativamente.

En resumen, mientras que el modelo atómico de Thomson propuso una esfera uniforme con electrones incrustados, el modelo atómico de Rutherford sugirió la presencia de un núcleo denso y cargado positivamente en el centro del átomo, rodeado por electrones que orbitaban a su alrededor.

Diferencia entre el modelo atómico de Thomson y Bohr

El modelo atómico de Thomson y el modelo atómico de Bohr son dos modelos que intentan describir la estructura del átomo, y presentan algunas diferencias clave:

1. Estructura atómica: El modelo atómico de Thomson propuso que los electrones estaban incrustados en una esfera cargada positivamente, mientras que el modelo atómico de Bohr propuso que los electrones se movían en órbitas alrededor de un núcleo central cargado positivamente.
2. Cantidad de electrones: El modelo atómico de Thomson no consideró una cantidad específica de electrones, mientras que el modelo atómico de Bohr propuso que los electrones se organizan en capas y que cada capa puede contener una cantidad específica de electrones.
3. Energía de los electrones: El modelo atómico de Thomson no abordó la cuestión de la energía de los electrones, mientras que el modelo atómico de Bohr propuso que los electrones pueden tener solo ciertos niveles de energía y que saltan de una órbita a otra emitiendo o absorbiendo energía.
4. Experimentación: El modelo atómico de Thomson se basó en experimentos con tubos de rayos catódicos, mientras que el modelo atómico de Bohr se basó en la espectroscopía de emisión, que permitió determinar las energías de los electrones en los átomos.

En resumen, mientras que el modelo atómico de Thomson propuso una esfera uniforme con electrones incrustados, el modelo atómico de Bohr propuso que los electrones se mueven en órbitas alrededor del núcleo y que solo pueden tener ciertos niveles de energía, lo que permite explicar la espectroscopía de emisión.

Imágenes de modelos atómicos de Thomson

Las imágenes de los modelos atómicos de Thomson pueden encontrarse en plataformas de internet como Google fotos o aplicaciones como Pinterest entre otras.

Videos de modelos atómicos de Thomson

Los videos de modelos atómicos de Thomson pueden encontrarse en plataformas diversas, ya sea en YouTube o directamente en plataformas de internet, como hacer una maqueta del modelo atómico de Thomson. Alguno de los mejores videos acerca de este modelo atómico es: