Modelo Atomico de Thomson y Rayos Catodicos (Evidencia experimental)

* Teoría de Thomson

La teoría atómica de Dalton es casi verdadera. Dalton supuso que los átomos son las partículas más pequeñas de la materia, que no pueden dividirse en otras más pequeñas y que todos los átomos del mismo elemento son idénticos. Sin embargo, su teoría tuvo que modificarse medida que se hicieron nuevos descubrimientos a sinales del siglo XIX y a principios del XX. Actualmente sabemos que los átomos están formados por partículas más pequeñas y que los átomos del mismo elemento son casi, pero no exactamente iguales.

Como consecuencia de la teoría atómica de Dalton, la mayoría de los científicos del siglo XIX creían que el átomo era como una minúscula esfera sólida que no podía dividirse en partes menores.

En 1897, un físico británico J.J. Thomson descubrió que el modelo de la esfera sólida no era correcto. Thomson usó, en sus experimentos un tubo al vacío, como el que se muestra en la figura 2.6 del cual se extrajeron todos los gases que contenía. En cada extremo del tubo se colocó una pieza metálica llamada electrodo conectada a una terminal metálica fuera del tubo. Estos electrodos adquieren una carga eléctrica cuando se conectan a una fuente de alto voltaje. Cuando los electrodos están cargados unos rayos viajan en el tubo desde el electrodo negativo, que es el cátodo, hacia el electrodo positivo que se llama ánodo. Debido a que el origen de estos rayos es el cátodo, se denominan rayos catódicos. Thomson descubrió que los rayos se desvían hacia una placa con carga positiva y se alejan de una placa con carga negativa. Él sabía que los objetos con cargas contrarias se atraen. Thomson concluyó que los rayos catódicos estaban constituidos por partículas invisibles con carga negativa a las que llamo electrones. Los electrones provenían de la materia (átomos) del electrodo negativo.

Con base en los experimentos de Thomson, los científicos concluyeron que los átomos no eran esferas neutras, sino algo formado por partículas con con carga negativa. Él sabía que los objetos con cargas contrarias se atraen. Thomson concluyó que los rayos catódicos estaban constituidos por partículas invisibles con carga negativa a las que llamo electrones. Los electrones provenían de la materia (átomos) del electrodo negativo.

Con base en los experimentos de Thomson, los científicos concluyeron que los átomos no eran esferas neutras, sino algo formado por partículas con carga eléctrica. En otras palabras los átomos no eran indivisibles sino que estaban formados por partículas más pequeñas llamadas partículas subatómicas. Experimentos posteriores demostraron que un electrón tiene una masa igual a 1/1837 de la masa de un átomo de hidrógeno, que es el átomo más pequeño.

La razón te indica que en los átomos debe haber mucho más que electrones. La materia no está cargada negativamente por lo cual los átomos tampoco pueden estarlo. Si los átomos contienen partículas muy pequeñas con carga negativa, también deben contener partículas positivas, probablemente con una masa mucho mayor que la de los electrones. Los trabajos de los científicos se encaminaron a descubrir dichas partículas.

En 1886 los científicos descubrieron que un tubo de rayos catódicos emitía rayos, no sólo desde el cátodo, sino también desde el ánodo, que tiene carga positiva. Al igual que los rayos catódicos, éstos también son desviados por campos eléctricos y magnéticos, pero en dirección opuesta a la que experimentan los rayos catódicos. Thomson pudo demostrar que estos rayos tenían una carga eléctrica positiva. Unos años más tarde los científicos determinaron que estos rayos estaban constituidos por partículas subatómicas con carga positiva llamadas protones. La cantidad de carga de un electrón y de un protón es igual, aunque opuesta, pero la masa de un protón es mucho mayor que la masa de un electrón. Además, se descubrió que la masa de un protón es sólo ligeramente menor que la masa de un átomo de hidrógeno.

Hasta este momento parecía que los átomos estaban formados por el mismo número de electrones y protones. Sin embargo, en 1910, Thomson descubrió que el neón tenía átomos con dos masas diferentes.

Los átomos de un elemento que son químicamente semejantes pero difieren en cuanto a su masa se llaman isótopos del elemento. Actualmente los químicos saben que el neón está formado por tres isótopos naturales. El tercero era demasiado escaso para que Thomson lo detectara.

Debido al descubrimiento de los isótopos, los científicos formularon la hipótesis de que los átomos contenían todavía un tercer tipo de partícula que explicaba las diferencias de masa. Los cálculos demostraron que dicha partícula tenía una masa igual que la del protón pero no tenía carga eléctrica. La existencia de esta partícula neutra, llamada neutrón, se confirmo a principios de 1930.