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Usó por primera vez la palabra átomo. Propuso la idea de los "átomos" como partículas indivisibles y la base de la materia.
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Desarrolló el modelo atómico de Dalton, que postulaba que los átomos eran esferas indivisibles con diferentes masas y se combinaban en proporciones fijas para formar compuestos químicos.
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Descubrió el electrón lo que sugirió que los átomos no eran indivisibles. Propuso el "modelo del pudín de pasas", donde los electrones estaban incrustados en una masa de carga positiva.
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Realizó el experimento de dispersión alfa y postuló que los átomos tenían un núcleo pequeño y denso cargado positivamente, con electrones orbitando alrededor.
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Propuso el "modelo de Bohr", donde los electrones se movían en órbitas cuantizadas alrededor del núcleo, explicando las líneas espectrales de los átomos.
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Desarrollaron la mecánica cuántica, que describía los electrones en términos de probabilidades en órbitas definidas.