Il modello atomico di Thomson venne elaborato dal fisico britannico Joseph John Thomson circa un secolo dopo la pubblicazione della teoria atomica di Dalton risalente al 1808 dal titolo Lo studio di fenomeni di gas rarefatti
Nel 1869 il chimico e fisico tedesco Johann Wilhelm Hittorf scoprì che si evidenziava una fluorescenza verde quando a un gas rarefatto contenuto in un tubo di vetro in cui sono presenti due elettrodi ai quali viene applicata una elevata differenza di potenziale.
Poiché questa fluorescenza appare dalla parte opposta del catodo si ritenne che fosse dovuta a raggi che partivano dal catodo e detti pertanto raggi catodici.
Nel 1875 il chimico e fisico britannico Sir William Crookes scoprì che i raggi catodici potevano essere deflessi da un magnete. Essi pertanto erano costituiti da particelle cariche elettricamente.
Esperimento di Thomson
Per comprendere la natura di queste particelle il chimico e fisico Joseph John Thomson nel 1897 fece un esperimento per determinare il rapporto carica/massa. Ottenne un valore di circa 2000 volte maggiore rispetto al rapporto carica/massa dello ione idrogeno costituito da un protone.
Questo valore, indipendente dal tipo di gas e dal materiale di cui era costituito il catodo portò Thomson a ipotizzare che queste particelle negative fossero presenti in tutti gli atomi.
Thomson dedusse che, poiché gli atomi si comportano da specie neutre, la presenza di cariche negative potesse essere spiegata solo da quella di cariche positive.
Ernest Rutherford scoprì le cariche positive nel 1919 che nel 1920 presero il nome di protoni
Non conoscendo la massa e la carica di queste particelle negative potevano essere formulate le seguenti ipotesi che prevedevano che le particelle hanno:
- la stessa massa dei protoni ma carica 2000 volte maggiore
- massa e carica diversa da quelle dei protoni
- la stessa carica dei protoni e massa 2000 volte minore
Poiché Thomson sapeva che gli atomi sono elettricamente neutri ritenne che l’unica ipotesi possibile fosse l’ultima
Il modello atomico di Thomson
La pubblicazione del modello atomico di Thomson detto modello a panettone o plum pudding model avvenne nel 1904.
Thomson elaborò questo modello prima della scoperta del nucleo e pertanto prevedeva che la carica positiva occupasse come una nube tutto il volume dell’atomo e che gli elettroni fossero dispersi in essa.
Questo modello risponde alle caratteristiche del plum pudding, tipico dolce natalizio diffuso nei paesi anglosassoni, che ha origini medioevali.
Le prugne, poi sostituite da canditi e uvetta si trovano infatti disperse nel dolce, analogamente agli elettroni dispersi nella nuvola di protoni.
Questo modello si basa su una trattazione matematica in cui viene immaginata una specie carica positivamente non ancora identificata in cui si muovono gli elettroni.
Questo modello, pur formulato quando ancora non si conosceva né il nucleo né i protoni, disattende uno dei postulati della teoria atomica di Dalton secondo la quale l’atomo rappresenta la più piccola particella di un elemento e costituisce uno spunto per gli scienziati che, verificandone la validità, fecero nuove e importanti scoperte.