Historia del átomo: de los rayos catódicos al modelo nuclear de Rutherford

Descubrimientos Fundamentales en la Estructura Atómica

En el contexto de los primeros estudios sobre la naturaleza de la electricidad y la materia, experimentos como el de las gotas de aceite de Millikan lograron confirmar que las cargas eléctricas eran siempre pequeños múltiplos enteros de un cierto valor base, el cual se determinó que era 1,6 × 10^-19 culombios.

Descubrimiento de los Rayos Canales (1886)

En 1886, Goldstein, utilizando como cátodo una lámina metálica perforada, descubrió que, por detrás del cátodo, también se observaban rayos que se movían en sentido contrario a los rayos catódicos. Los denominó rayos canales y descubrió que poseían carga positiva y una masa mucho mayor que la de los rayos catódicos.

El Electrón y el Modelo Atómico de Thomson (1897-1904)

J.J. Thomson, en 1897, al observar que los rayos catódicos se producían en todos los experimentos, independientemente del gas utilizado en el interior del tubo, propuso que estos rayos estaban formados por partículas de masa muy pequeña, presentes en todos los elementos. Por lo tanto, debían formar parte de todos los átomos. A estas partículas las llamó electrones, con una carga de 1,6 × 10^-19 culombios.

También descubrió que los rayos canales eran átomos ionizados, es decir, átomos de gas que habían perdido algún electrón al chocar con los rayos catódicos y, por ende, se habían quedado con carga positiva.

En 1904, Thomson propuso un modelo atómico que incluía al electrón. Según su modelo, el átomo estaba formado por una esfera de carga positiva, en cuyo interior estarían incrustados los electrones, de forma que la carga total fuera neutra. Este modelo es popularmente conocido como el modelo del «pudín de pasas» o «pastel de pasas».

El Modelo Atómico de Rutherford y el Experimento de la Lámina de Oro (1911)

El siguiente descubrimiento importante fue realizado por Ernest Rutherford en 1911.

Gracias al descubrimiento de la radiactividad (fenómeno por el cual ciertos núcleos atómicos emiten radiación de forma natural sin necesidad de ser excitados) en 1898 por Henri Becquerel, y a los estudios posteriores de Marie Curie (quien descubrió el radio y el polonio) y otros científicos, se disponía de partículas conocidas como partículas alfa. Estas partículas, emitidas por sustancias radiactivas, se movían a gran velocidad y podían ser lanzadas como proyectiles para investigar la estructura interna de los átomos.

El Experimento de la Lámina de Oro

El famoso experimento de la lámina de oro consistía en bombardear una delgada lámina de oro con estas partículas alfa. Alrededor de la lámina, se colocaba una pantalla de una sustancia que emitía destellos de luz (centelleos) cuando las partículas alfa chocaban con ella.