MODELO ATÓMICO DE THOMSON Y PROPUESTA DE PERRIN

 

Después de observar que los rayos catódicos se producían para diferentes gases y, tener en cuenta el orden de magnitud de la relación entre la masa y la carga de los corpúsculos o electrones, Thomson formuló la hipótesis de que dichos electrones procedían de dentro de los átomos de los electrodos, lo que indicaba que los átomos son divisibles.

 

 
Lo expresó así:
 

"Después de largas meditaciones acerca de los experimentos, me pareció que eran ineludibles las conclusiones siguientes: 1) Los átomos no son indivisibles; porque de ellos se pueden arrancar partículas cargadas de electricidad negativa, por la acción de fuerzas eléctricas, el choque de átomos que se mueven con rapidez, la luz ultravioleta o el calor. 2) Todas esas partículas son iguales en cuanto a la masa y llevan la misma carga de electricidad negativa, sea cual fuere la especie de átomos de que salgan, y son elementos constitutivos de todo átomo. 3) La masa de dichas partículas es menos de un millonésimo de la masa de átomo de hidrógeno" (fragmento de la obra: Recollections and Reflections)
 

Sobre la base de estas hipótesis, Thomson fue el primer científico que planteó, en 1904, un modelo de estructura del átomo. Al ser tan pequeña la masa de los electrones, supuso que prácticamente toda la masa del átomo acumulaba la carga positiva y ocupaba todo el volumen atómico. Creyó también que esa masa de carga positiva era fluida y los electrones podían penetrar o incrustarse en ella. Como tienen carga negativa imaginó que estaban adheridos a la masa principal (de carga positiva) y se distribuían en posiciones equidistantes y lo más alejadas posible entre sí. 

 
 

A la izquierda se representan las estructuras de los átomos de los seis primeros elementos, siguiendo el modelo de Thomson. Por razones de simetría el primero de ellos (átomo de Hidrógeno) tendría su único electrón en el centro. El siguiente (átomo de Helio) tendría dos electrones lo más separados posible, etc.

 

El modelo de Thomson pudo explicar de forma cualitativa algunos hechos experimentales, entre ellos la electrización por frotamiento y la emisión de luz por los átomos. Aunque en este modelo los electrones ocupan posiciones fijas en el seno de la masa positiva, las acciones exteriores pueden desplazarlos de esas posiciones e, incluso arrancarlos. Así se explicaría la electrización por frotamiento. Por otro lado, al pasar cerca  del átomo una carga eléctrica, esta actuará sobre el electrón desplazándolo de su posición de equilibrio. Una vez alejada la carga, el electrón recuperará la posición inicial describiendo un movimiento vibratorio responsable de la emisión de luz.

 

Como curiosidad diremos que el modelo atómico de Thomson se llamó modelo de "budín de pasas", estableciendo una analogía entre el pastel inglés y el átomo. La masa del budín representaría a la masa del átomo cargada positivamente y las pasas incrustadas en el pastel serían los electrones.

 
 

Como veremos, esta imagen del átomo se cambió radicalmente pocos años después, a partir del resultado que produjo el experimento de Rutherford. Antes de ello, el físico francés Perrin (1870-1942), quien también había demostrado que los rayos catódicos estaban construidos con partículas con carga eléctrica negativa, propuso una modificación del modelo de Thomson, sugiriendo que las cargas negativas eran externas al budín. Perrin recibió en 1926 el Premio Nobel de Física.
 
Thomson, J. 1936. "El descubrimiento del electrón". Fragmento de Recollections and reflections. George Bell, Ltd. Londres.