Química I - Modelo Atómico de Thompson

Es una teoría sobre la estructura atómica propuesta en 1904 por Joseph John Thompson, quien descubrió el electrón en 1898, mucho antes del descubrimiento del protón y del neutrón. En dicho modelo, el átomo está compuesto por electrones de carga negativa en un átomo positivo, como un pudin de pasas. Postulaba que los electrones se distribuían uniformemente en el interior del átomo suspendidos en una nube de carga positiva. La herramienta principal con la que contó Thompson para su modelo atómico fue la electricidad.

Éxitos del Modelo

El nuevo modelo atómico uso la amplia evidencia obtenida gracias al estudio de los rayos catódicos a lo largo de la segunda mitad del siglo XIX. Si bien el modelo atómico de Dalton daba debida cuenta de la formación de los procesos químicos, postulando átomos indivisibles, la evidencia adicional suministrada por los rayos catódicos sugería que esos átomos contenían partículas eléctricas de carga negativa. El modelo de Dalton ignoraba la estructura interna, pero el modelo de Thompson aunaba las virtudes del modelo de Dalton y simultáneamente podía explicar los hechos de los rayos catodicos.

Insuficiencias del Modelo

Si bien el modelo de Thompson explicaba adecuadamente muchos de los hechos observados de la química y los rayos catodicos, hacía predicciones incorrectas sobre la distribución de la carga positiva en el interior de los átomos.

Las predicciones del modelo de Thompson resultaban incompatibles con los resultados del experimento de Rutherford, que sugería que la carga positiva estaba concentrada en una pequeña región en el centro del átomo, que es lo que se conoció como núcleo atómico. El modelo siguiente fue el modelo atómico de Rutherford.

Otro hecho que el modelo de Thompson había dejado por explicar era la regularidad de la tabla periódica de Mendeleiev. Los modelos de Bohr, Sommerfeld y Schrödinger finalmente explicaran las regularidades periódicas en las propiedades de los elementos químicos de la tabla, como resultado de una disposición más estructurada de los electrones en el átomo, que ni el modelo de Thompson ni el modelo de Rutherford había considerado.

Descubrimiento de los Isotopos

También Thompson examinó los rayos positivos y, en 1911, descubrió la manera de utilizarlos para separar átomos de diferente masa. El objetivo se consiguió desviando los rayos positivos mediante campos eléctricos y magnéticos (espectrometría de masas). Así descubrió que el neón tiene dos isotopos (el neón -20 y el neón -22).

En la esquina inferior derecha de está placa fotográfica hoy marcas para los dos isotopos del neón, neón -20 y neón -22. En 1913, como parte de su exploración en la composición de los rayos canales, Thompson canalizó una corriente de neón ionizado mediante un campo magnético y un campo eléctrico y midió su desviación colocando una placa fotográfica en el camino del rayo. Thompson observó dos parches de luz sobre la placa fotográfica, lo que supone dos parábolas de desviación. Thompson llegó a la conclusión de que el gas neón se compone de dos tipos de átomos de diferentes masas atómicas (neón -20 y neón -22).

Trabajos sobre los rayos catódicos

Thompson realizó una serie de experimentos en tubos de rayos catódicos, que le condujeron al descubrimiento de los electrones. 
Thompson utilizó el tubo de Crookes en tres diferentes experimentos.

Tercer experimento

En su tercer experimento (1897), Thompson determinó la relación entre la carga y la masa de los rayos catódicos, al medir cuánto se desvían por un campo magnético y la cantidad de energía que llevan. Encontró que la relación carga/masa era más de un millar de veces superior a la del ion Hidrógeno, lo que sugiere que las partículas son muy livianas o muy cargadas.

Las conclusiones de Thompson fueron audaces: los rayos catódicos estaban hechos de partículas que llamó corpúsculos, y estos corpúsculos procedían dentro de los átomos de los electrodos, lo que significa que los átomos son, de hecho, divisibles. Thompson imaginó que el átomo se compone de estos corpúsculos en un mar lleno de carga positiva; a este modelo del átomo, atribuido a Thompson, se le llamó el modelo de pudin de pasas.

En 1906 fue galardonado con el Premio Nobel de Física por su trabajo sobre la conducción de la electricidad a través de los gases.

La imposibilidad de explicar que el átomo está formado por un núcleo compacto y una parte exterior denominada corteza implica que otros científicos como Ernest Rutherford o Niels Bohr continuasen con su investigación y establecieron otras teorías en las que los átomos tenían partes diferenciadas.

Otros trabajos

Thompson en 1906 demostró que el hidrógeno tiene un único electrón. Permite confirmar o rechazar diversas teorías anteriores sobre número de los electrones, al igual que el carbono.
Thompson propuso el segundo modelo atómico, que podía caracterizarse como una esfera de carga positiva en la cual se incrustan los electrones.