Modelo atómico de Rutherford
Todos nós vimos ciruelas no pudín. Anteriormente pensábase que os eléctrons nun átomo estaban distribuídos sobre unha carga positiva como as ciruelas nun pudín. En outras palabras, pensábase que a carga positiva existía a lo largo de todo o átomo e que os eléctrons negativos estaban distribuídos desuniformemente sobre ela, como as ciruelas no pudín. Este concepto do modelo atómico é coñecido como o modelo de ciruelas no pudín. Este concepto foi introducido por J.J. Thomson, que tamén foi o descubridor dos eléctrons. Segundo o modelo de ciruelas no pudín, as cargas positivas e negativas dun átomo están distribuídas a lo largo do corpo do átomo e non debe haber masa concentrada nun átomo.
En 1899, Ernest Rutherford da Universidade de Manchester descubriu partículas alfa, que son íons de helio positivamente cargados emitidos de substancias radiactivas como o uranio. Estas partículas alfa crean manchas brillantes cando golpean unha pantalla recuberta de sulfuro de cinc. Como non hai masa concentrada nun átomo, predícase que se unha fina lámina metálica fose bombardeada con partículas alfa positivamente cargadas, todas esas partículas alfa pasarían a lámina sen gran desviación no seu camiño de viaxe.
O pequeno campo eléctrico desenvolvido nos átomos non pode afectar significativamente o movemento da partícula. Así, predícase que pode haber menos de 1o desviación no camiño de movemento das partículas alfa. Esta predición inspirou a Ernest Rutherford para realizar experimentos para verificar o modelo de ciruelas no pudín dos átomos. Instruíu aos seus colegas científicos, Ernest Marsden e Hans Geiger, para bombardear con partículas alfa unha fina lámina metálica para verificar esta predición. Segundo as instrucións, Ernest Marsden e Hans Geiger realizaron un experimento e fizeron historia. Colocaron unha película de ouro moi fina diante dunha pistola de raios alfa. Tamén colocaron unha pantalla de sulfuro de cinc ao redor da película de ouro para observar as manchas brillantes nela cando as partículas alfa golpean. Realizaron o experimento nunha sala escura. Observaron durante o experimento que, como se predixo, as partículas alfa estaban cruzando a película e golpeando a pantalla de sulfuro de cinc detrás da película.
Pero, despois de contar as manchas brillantes na pantalla, atoparon un resultado inesperado. Non todas as partículas alfa cruzaron a lámina en liña recta como se esperaba. Unha pequena porcentaxe das partículas alfa bombardeadas cambióu o seu modo de viaxe ao cruzar a película de ouro. Non só as partículas desviáronse do seu camiño, senón que unhas poucas delas rebotaron directamente cara a fonte ou a pistola de alfa. Despois de un estudo detallado da observación, Ernest Marsden e Hans Geiger presentaron un informe a Ernest Rutherford. Despois de ver e estudar o seu informe, Rutherford predixo un modelo diferente dun átomo, que é coñecido como modelo atómico de Rutherford.
Predícase que as partículas alfa que rebotaron directamente deben ter colisionado con algúnsha masa moito máis pesada e esa masa debería estar positivamente cargada. Tamén se atopou que algunhas das partículas alfa desviadas non rebotaron, pero tiveron un ángulo de desviación moi grande. Ao observar diferentes ángulos de desviación e o número de partículas desviadas con estes ángulos, predícase que as partículas alfa positivas tamén están influenciadas por unha carga positiva concentrada comparativamente enorme. Afirma que as concentracións de masa e carga positiva están no mesmo lugar nun átomo e que está no centro do átomo, chamándoo núcleo do átomo. Tamén afirmou que, excepto o núcleo central, todo o espazo no átomo está vacío.
Despois deste experimento coa película de ouro, Rutherford deu un modelo máis realista do átomo. Este modelo tamén se chama Modelo Atómico Nuclear ou Modelo Planetario do Átomo. Este modelo foi dado no ano 1911. Segundo o Modelo Atómico de Rutherford, case toda a masa dun átomo está concentrada neste núcleo. Este núcleo está positivamente cargado e está rodeado por partículas diminutas e ligeiras negativamente cargadas, que se chamam eléctrons. Estes eléctrons circulan arredor do núcleo da mesma maneira que os planetas circulan arredor do sol no sistema planetario. É por iso que este modelo tamén se denomina Modelo Planetario do Átomo.
O raio do núcleo é aproximadamente 10-13 cm. O raio do camiño circular percorrido polos eléctrons arredor do núcleo é aproximadamente 10-12 cm, que é maior que o diámetro dun electrón. O raio do átomo é aproximadamente 10-8 cm. Así, como un sistema planetario, o átomo tamén é de natureza extremadamente aberta, debido ao cal pode ser penetrado por partículas de varias especias de alta velocidade. O Modelo Atómico Planetario de Rutherford amóstrase na figura a continuación-
Existe unha forza de atracción entre o núcleo positivamente cargado e os eléctrons negativamente cargados que circulan arredor do núcleo. Esta forza electrostática entre o núcleo positivamente cargado e os eléctrons negativamente cargados é semellante á forza gravitatoria de atracción entre o Sol e os planetas que xiran arredor do sol. A maior parte deste átomo planetario é espazo aberto, que non ofrece ningunha resistencia para a pasaxe de partículas positivamente cargadas diminutas como as partículas alfa.
O núcleo do átomo é moi pequeno, denso e positivamente cargado, o que resulta na dispersión de partículas positivamente cargadas. Este fenómeno para a dispersión de partículas alfa positivamente cargadas polo núcleo positivamente cargado explica a dispersión de partículas alfa positivamente cargadas pola película de ouro, como foi observado por Ernest Rutherford. O Modelo Atómico de Ernest Rutherford conseguiu substituír o modelo atómico modelo de ciruelas no pudín de Thomson dado polo físico inglés Sir J.J. Thomson.
Segundo o modelo atómico de Ernest Rutherford, os eléctrons non están adxuntos á masa do átomo. Os eléctrons están ou estacionarios no espazo ou rotan en camiños circulares arredor do núcleo. Pero se os eléctrons están estacionarios, deben caer ao núcleo debido á forza de atracción entre o electrón e o núcleo. Por outro lado, se os eléctrons están movéndose en un camiño circular, entón, segundo a teoría electromagnética, a carga acelerada do electrón perdería constantemente a súa enerxía e caería ao núcleo, como se mostra na figura a continuación. O modelo atómico de Rutherford non explica porque os eléctrons non caen no núcleo positivamente cargado.
Así, as deficiencias do modelo atómico de Rutherford poden describirse como a continuación-
O modelo atómico de Rutherford non explica a distribución dos eléctrons nas órbitas.
O modelo atómico de Rutherford non explica a estabilidade do átomo como un todo.
As mencionadas deficiencias do modelo atómico de Rutherford foron superadas polo Modelo Atómico de Bohr (1913).
Declaración: Respete o original, artigos bóns mérito ser compartidos, se hai infracción por favor contacte para eliminar.
