Modelo atómico de Thomson: explicación y postulados

Cuando Joseph John Thomson (1856-1940) hizo un experimento con un tubo de rayos catódicos en 1897 logró determinar la existencia de partículas negativas dentro del átomo, a las cuales llamó electrones.

Thomson consideró que como el átomo es neutro debería existir una parte positiva que contrarrestara las cargas negativas del electrón, por eso su modelo considera el átomo como una esfera de materia positiva, y a los electrones metidos en ella como las pasas de un budín. 

El modelo atómico de Thomson es también conocido como el modelo del budín con pasas, donde existen una serie de partículas negativas embebidas en un mar de carga positiva, descubrimiento con el que se desechó el primer postulado de Dalton, ya que desde ese momento se considera como divisible al átomo.

Dalton consideraba, al igual que Demócrito, en el siglo IV antes de Cristo, que el átomo era indivisible e indestructible, teoría que se mantuvo hasta el siglo XIX.

Así mismo, Thomson, quien recibió el premio Nobel de Física en 1906, logró demostrar la relación que existe entre la masa y la carga del electrón, a partir de su descubrimiento del electrón, y al deducir que los rayos catódicos estaban formados por partículas negativas, por lo que dedujo que los rayos catódicos no estaban cargados, ni eran átomos, así que eran fragmentos de átomos o partículas subatómicas, a las cuales denominó electrones.

A Thomson también se le atribuye el descubrimiento de los isótopos, así como el invento del espectrómetro de masa.

¿En qué consiste el modelo atómico de Thomson?

El modelo atómico de Thomson fue desarrollado en 1904, cuando se descubrió la primera partícula subatómica y se logró descubrir las partículas con carga negativa a través del experimento mencionado anteriormente.

Este descubrimiento arrojó resultados extraordinarios para la ciencia, pues hasta ese momento no había evidencia alguna de que el átomo podría tener un núcleo. Thomson consideró que los electrones estaban sumergidos en una sustancia que tenía carga positiva que anulaba la carga negativa de los electrones, por lo tanto los átomos tenían carga neutra.

En el modelo atómico de Thomson los electrones se denominan corpúsculos y se consideraba que estaban ubicados de manera no aleatoria; sin embargo, actualmente es conocidos que se encuentran dispuestos en forma de anillos que gira, y que cada uno de los anillos tiene un nivel particular de energía, y que al perder energía, el electrón se traslada a otros nivel superior, o sea, se separa del núcleo del átomo.

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Características del modelo atómico de Thomson

Algunas características principales del modelo atómico de Thomson son las siguientes:

• Un átomo tiene forma de esfera con materia de carga positiva y electrones (partículas con carga negativa) que están dentro de la esfera; dentro de la esfera están los electrones y la materia con carga positiva.
• Ambas cargas poseen igual proporción, lo que supone que la totalidad del átomo no tiene carga, sino que es neutro desde el punto de vista eléctrico.
• Los electrones deben estar sumergidos en un ambiente de carga positiva para que el átomo tenga una carga neutra, de allí la comparación con las pasas como si fueran los electrones y el resto del budín que sería el espacio con la carga positiva.
• Cuando Thomson produjo su modelo renunció a su hipótesis preliminar sobre el “átomo nebular”, la cual se sustentaba en que “los átomos estaban compuestos por vórtices inmateriales”, pero, al ser un científico de renombre se obligó a establecer su modelo atómico, sobre la base de los experimentos dados a conocer para esa época.

Postulados del modelo atómico de Thomson

Los postulados del modelo atómico de Thomson están simplificados en los enunciados siguientes:

• El átomo está formado por electrones que tienen carga negativa y que se encuentran incrustados en una esfera de carga positiva, a lo que él llamaba un “budín de pasas”.
• Los electrones se encuentran repartidos de manera uniforme alrededor de todo el átomo.
• El átomo es de carga neutra de manera que las cargas negativas de los electrones se compensan con la carga positiva.

Errores y limitaciones del modelo atómico de Thomson

El modelo atómico de Thomson no explica la estabilidad de un átomo y tampoco cómo se mantiene la carga en los electrones dentro del átomo. Esta teoría tampoco hace referencia alguna acerca del núcleo del átomo.

Los neutrones y protones aún no habían sido descubiertos, por lo que Thomson, siendo un científico reconocido, hizo su explicación con los elementos probados científicamente hasta ese momento.

Hoy en día se sabe que el núcleo es parte del átomo, combinado con neutrones y protones y giran en diferentes niveles de energía.

Impacto del modelo atómico de Thomson

A partir del modelo atómico de Thomson los científicos infirieron que los átomos estaban compuestos por unidades más pequeñas, y que estos interactuaban entre sí a través de fuerzas y energías diferentes.

Es decir, fue el primer modelo en postular la existencia de las partículas subatómicas, tan importantes en la vida cotidiana, pues todo lo que nos rodea son partículas, bien sea que estén compuestas de electrones, neutrones y protones.

Por otro lado, los corpúsculos a los que se refirió Thomson no son otra cosa que los electrones, las partículas fundamentales del átomo cargadas negativamente.

Para el momento, el modelo atómico de Thomson logró explicar muy bien cómo se comportaban químicamente las sustancias, así como también explicó de manera acertada los fenómenos que ocurrían en el tubo de rayos catódicos.

A pesar de las deficiencias del modelo atómico de Thomson y de su fugaz impacto, el modelo del “budín con pasas” significó un avance considerable en el desarrollo de la teoría atómica, pues incorporó las partículas subatómicas y otros nuevos descubrimientos, como la presencia del electrón, e introdujo la noción del átomo como una masa divisible y no inerte.

El modelo atómico de Thomson también contribuyó significativamente a sentar las bases para que los modelos que lo sucedieron tuvieran más éxito, pues mediante este modelo se realizaron  diversos experimentos que llevaron a nuevos postulados que fueron derivando en el desarrollo de la física que se conoce en la actualidad.