Thomson pensó que los rayos estaban compuestos de muchas partículas pequeñas, y que éstas tenían una masa muy inferior a un átomo. Durante esa época aún estaban vigentes las ideas de un átomo indivisible, establecidas por Dalton, por lo que lo valioso de los experimentos de Thomson, es que había determinado partículas más pequeñas que el átomo y que poseían carga negativa. Curiosamente, no se pensó que estas partículas fuesen “parte” del átomo, sino que se consideraron entidades separadas. Posiblemente, Thomson no se dio cuenta de la importancia de su enorme descubrimiento, ya que actualmente se conoce el papel fundamental de los electrones en la estructura atómica (de estos depende el establecimiento de los enlaces químicos como veremos más adelante). Aunque encontró la razón e/m (carga/masa) para el electrón, Thompson aún no conocía la carga exacta del electrón, ni su masa. Por esto, en 1909, el físico estadounidense Robert Millikan, diseñó un experimento conocido como “la gota de aceite” para medir el valor absoluto de la carga del electrón (Fig.4).
De las mediciones de la razón e/m efectuadas, Millikan observó que eran múltiplos del mismo número. De ahí dedujo que la carga más pequeña era la carga del electrón cuyo valor resultó ser 1.60218 x 10-19 Coulomb. En adición, la razón e/m =1.75882 x 108 Coulomb por gramo, fue usada para calcular la masa del electrón:
Actualmente se conoce que los átomos contienen un número entero de electrones, y Millikan fue el primero en proponerlo. Descubrimiento del protón El tubo de rayos catódicos, también generó un rayo de partículas positivas que se movían hacia el cátodo. Esto fue observado por Eugen Goldstein en 1886, y le llamó rayos canales porque pasaban a través de agujeros perforados en el electrodo negativo (Fig. 5). Estos rayos “positivos”, eran iones creados a partir de átomos gaseosos en el interior del tubo (el tubo no se encontraba completamente al vacío). Cuando los rayos catódicos chocaban con los átomos del gas al interior del tubo, estos se ionizaban produciendo iones positivos que eran luego atraídos hacia el cátodo (negativo).
Figura 4. Experimento de Millikan: se atomizan gotas esféricas de aceite muy finas. La masa de una gota puede ser calculada por su volumen (se mide el radio de la gota a través del lente de aumento) y la densidad del aceite. Las pocas gotas que caen por el agujero en el plato superior son irradiadas con rayos X para cargarlas negativamente. Cuando el voltaje entre las placas incrementa, una gota cargada negativamente baja lentamente porque es atraída por la placa positiva y repelida por la placa negativa (a un voltaje en particular, la fuerza eléctrica y la gravitacional se balancean y la gota permanece estacionaria). Conociendo este voltaje y la masa de la gota, se puede calcular la carga de la gota.
Figura 5. Los rayos catódicos chocan con los átomos al interior + del tubo y se generan iones positivos: átomo catión + e Los cationes son atraídos hacia el electrodo negativo (el cátodo que se encuentra perforado). Se encontró que diferentes elementos gaseosos al interior del tubo produjeron iones positivos con diferentes valores de la razón e/m. Esto condujo a la idea que existe una unidad de carga positiva, que se atribuyó al protón posteriormente.
132