El Modelo Atómico de Perrin, propuesto por el físico francés Jean Baptiste Perrin, es una teoría esencial en el campo de la física y la química. Este modelo, desarrollado a inicios del siglo veinte, desempeñó un papel vital en la entendimiento de la estructura y comportamiento de los átomos.
Por medio de investigaciones experimentales y cálculos teóricos, Perrin presentó una visión revolucionaria que establecía la existencia de partículas subatómicas y la naturaleza prudente y cuantizada de la materia.
En el artículo, exploraremos en detalle el Modelo Atómico de Perrin, sus primordiales postulados y de qué manera contribuyó a la evolución de nuestra entendimiento de la estructura atómica.
¿Qué es el Modelo Atómico de Jean Perrin?
Jean Perrin planteó un modelo atómico que equiparaba la estructura del átomo con un sistema solar. Conforme este modelo, los electrones se semejaban a planetas cargados de forma negativa que orbitaban cerca de un núcleo central cargado de forma positiva, afín al Sol en el sistema solar.
En mil ochocientos noventa y cinco, Perrin efectuó ensayos que probaron la trasferencia de cargas negativas por la parte de los rayos catódicos cara la superficie donde impactaban. Esto confirmó la naturaleza eléctrica de los rayos catódicos y dio rastros sobre la naturaleza eléctrica del átomo, considerándolo como la unidad más pequeña e indivisible de la materia.
En mil novecientos uno, Perrin sugirió que la fuerza de atracción entre las cargas negativas que rodeaban el núcleo (carga positiva) se contrarrestaba por la fuerza de la inercia.
Aportaciones primordiales del Modelo Atómico de Perrin
El modelo atómico de Perrin presenta las próximas peculiaridades clave:
- El átomo se compone de una partícula central de carga positiva, que contiene la mayoría de la masa del átomo.
- Cerca de esta carga positiva central, orbitan múltiples partículas de carga negativa que equilibran la carga eléctrica total del átomo.
- La propuesta de Perrin establece una analogía entre la estructura atómica y el sistema solar, en la que la carga positiva concentrada desempeña el papel del Sol, al paso que los electrones que lo rodean se semejan a los planetas.
- En mil ochocientos noventa y cinco, Perrin fue uno de los primeros en plantear la idea de que el átomo tenía una estructura intermitente. No obstante, no se esmeró por diseñar un experimento que pudiese revisar esta concepción.
- Este modelo fue más tarde ampliado y mejorado por Ernest Rutherford, quien planteó que toda la carga positiva del átomo estaba concentrada en su núcleo central, al tiempo que los electrones orbitaban alrededor del mismo.
- Este modelo presentaba ciertas restricciones que en su instante no se pudieron explicar absolutamente, lo que llevó al físico danés Niels Bohr a usarlo como base para plantear su modelo en mil novecientos trece.
En general estas son las aportaciones más esenciales del Modelo Atómico de Perrin.
El experimento de Perrin
A lo largo de su periodo como asistente de Física en la Escuela Normal Superior de la ciudad de París entre mil ochocientos noventa y cuatro y mil ochocientos noventa y siete, Perrin se centró en investigar la naturaleza de los rayos catódicos. Su objetivo era determinar si estos rayos eran partículas cargadas eléctricamente o si se comportaban como ondas.
Para hacer sus ensayos, Perrin usó cilindros de Crookes, que eran dispositivos inventados por el químico británico William Crookes en la década de mil ochocientos setenta. Estos cilindros consistían en un recipiente de vidrio que contenía gases en su interior. En todos y cada extremo del cilindro, había electrodos metálicos conectados a una fuente de voltaje externa.
Al energizar el cilindro, el aire dentro de él se ionizaba, transformándose en un conductor eléctrico que cerraba el circuito entre los electrodos. Este proceso dejaba a Perrin efectuar investigaciones detalladas sobre los rayos catódicos y determinar su comportamiento.
En el cilindro de Crookes, los gases exhibían un fenómeno fluorescente, mas hasta finales de la década de mil ochocientos noventa los científicos no tenían una entendimiento clara de la causa tras este fenómeno.
En ese instante, no estaba claro si la fluorescencia se debía a la presencia de partículas elementales en movimiento en el cilindro, o si los rayos se presentaban en forma de ondas que transportaban energía.
Investigaciones de Perrin
En mil ochocientos noventa y cinco, Perrin efectuó ensayos con rayos catódicos usando un enfoque diferente al conectar un cilindro de descarga a un recipiente de mayor tamaño que se hallaba vacío. Además de esto, Perrin incorporó una pared impermeable para las moléculas ordinarias y reprodujo la configuración original de Crookes al poner una Jaula de Faraday en una cámara protectora.
Si los rayos catódicos conseguían atravesar la pared impermeable desarrollada para bloquear las moléculas ordinarias en la jaula de Faraday, esto daría una prueba concluyente de que los rayos estaban compuestos por partículas esenciales cargadas eléctricamente.
Procedimiento de verificación
Para revisar esto, Perrin puso un electrómetro cerca de la pared impermeable para medir las cargas eléctricas generadas cuando los rayos catódicos impactaban en ella.
A lo largo del experimento, se observó que el choque de los rayos catódicos contra la pared impermeable generaba una pequeña medición de carga negativa en el electrómetro.
Entonces, Perrin desvió el flujo de los rayos catódicos aplicando un campo eléctrico, lo que hizo que los rayos impactasen de manera directa en el electrómetro. En un caso así, el medidor registró una carga eléctrica significativamente mayor en comparación con la medición precedente.
Estos ensayos efectuados por Perrin probaron que los rayos catódicos estaban compuestos por partículas cargadas de manera negativa.
Más tarde, a inicios del siglo veinte, J. J. Thomson formalmente descubrió la existencia de los electrones y estableció la relación entre su carga y su masa, basándose en las investigaciones vanguardistas de Perrin.
Restricciones del modelo
El modelo atómico propuesto por Perrin presenta dos restricciones esenciales que más tarde fueron superadas merced a los avances de Bohr en mil novecientos trece y la física cuántica.
Las primordiales limitaciones de este modelo son las siguientes:
- No da una explicación contundente sobre de qué manera se sostiene la carga positiva concentrada en el centro del átomo.
- No se entiende la estabilidad de las órbitas de las cargas negativas alrededor del núcleo atómico.
Conforme las leyes electromagnéticas de Maxwell, las cargas negativas deberían describir órbitas en espiral cerca de las cargas positivas hasta chocar con ellas. Estas restricciones propusieron retos que fueron abordados más tarde por los avances en la teoría de Bohr y la física cuántica.
Como conclusión, estas son las peculiaridades primordiales del Modelo Atómico de Perrin y su impacto de cara al desarrollo de otras teorías esenciales.
Referencias bibliográficas
Chagas, A. P. (dos mil once). Existem átomos?(abordando Jean Perrin). História da ciência e ensino: construindo interfaces, tres, siete-dieciseis.
Navarro, O. (dos mil cinco). Los modelos atómicos: de JJ Thomson a Niels Bohr. Energía y tecnología nuclear: discusiones morales, sociales y ambientales, ciento noventa y cinco.
Solbes, J., Silvestre, V., & Furió, C. (dos mil trece). El desarrollo histórico de los modelos de átomo y link químico y sus implicaciones educativas. Educativa de las ciencias experimentales y sociales.
