Modelo atómico de Rutherford – Química

Con el advenimiento de la radiactividad, surgieron interrogantes para los científicos a principios del siglo XX. La radiactividad no pareció cumplir con los supuestos del modelo atómico de Thomson, ya que aparentemente logró desintegrar el núcleo atómico, emitiendo radiaciones de varios tipos con capacidad para atravesar objetos. Y fueron estas radiaciones, más concretamente la radiación alfa (que se asemeja a un átomo de helio), las que permitieron a Ernest Rutherford (1871-1937) realizar, junto con sus colaboradores, descubrimientos sobre el átomo.

Rutherford presentó al mundo las conclusiones de su trabajo, indicando que algunas de las ideas de Thomson (heredadas del modelo de Dalton) no eran concluyentes frente al nuevo fenómeno. Buscando dilucidar cuestiones importantes, Rutherford y sus colaboradores, Ernest Marsden y Johannes Wilhelm Geiger llevaron a cabo un experimento con emisiones alfa, una fina hoja de oro y el material fluorescente de sulfuro de zinc (cuya función era detectar las emisiones), como se muestra en la figura. .sigue:

Esquema del experimento realizado por Rutherford et al.

En su experimento, Rutherford emitió radiación alfa de forma lineal, con el objetivo de que la radiación golpeara la hoja de oro muy delgada en un solo punto. Usó una pantalla de sulfuro de zinc para detectar las emisiones desviadas (desplazadas).

Según la teoría de Thomson, al pasar por la delgada hoja de oro, todas las emisiones alfa se comportarían de manera similar en las desviaciones esperadas de su trayectoria, debido a que el modelo de Thomson afirma tener el átomo en forma de esfera masiva (sin espacios ). Lo que encontró Rutherford fue en contra de esta concepción, ya que las desviaciones resultaron ser raras (el 99% de las emisiones “atravesaron” la hoja de oro sin sufrir ninguna desviación, desviando solo el 1% de las emisiones).

Rutherford descartó la naturaleza masiva del átomo, intuyendo un nuevo modelo donde el núcleo sería muy pequeño y mucho más denso que la periferia del átomo. El núcleo, formado por cargas positivas, desviaría las partículas alfa que interactúan con él, y como el núcleo resultó ser bastante pequeño (en comparación con la electrosfera recién descubierta), esto explicaría el muy bajo número de desviaciones (1%).

Rutherford propuso entonces que el átomo estaría compuesto por un núcleo pequeño y denso, rodeado por una electrosfera llena de electrones. Como los electrones tienen una masa casi insignificante, este hecho explicaría su poder nulo de deflexión de las partículas alfa. La analogía más cercana en escala de magnitud es la del átomo y la de una canica (núcleo) colocada en medio de un gran estadio de fútbol. Toda el área fuera del mármol sería la electrosfera.

La Modelo atómico de Rutherford, que se conocería en la historia de la ciencia como el modelo planetario del átomo. En la siguiente figura tenemos una posible representación de este modelo.

Representación sin escala del modelo atómico de Rutherford.

Rutherford afirmó que junto con los protones, en el núcleo, estarían presentes otras partículas atómicas, el neutrón, descubierto por James Chadwick en 1932.

Aunque ha explicado cuestiones importantes de la composición del átomo, el modelo de Rutherford no pudo explicar por qué el electrón no pierde energía y “choca” con el núcleo al moverse en su órbita, ya que en Física la atracción de cargas eléctricas en señales opuestas era Ya es sabido. La respuesta a este enigma surgió del estudio de los espectros de luz, abriendo un nuevo capítulo: el modelo atómico de Rutherford-Bohr.

Referencias:

LISBOA, JCF Química, 1er año: bachillerato. 1ª Ed. – São Paulo: Ediciones SM, 2010. (Colección Ser protagonista). pag. 117 – 121.

FELTRE, R; YOSHINAGA, S. Atomístico – 1ª Ed. – São Paulo: Moderna, 1970. p. 123 – 125.

FELTRE, R. Química General – 5ª Ed. – São Paulo: Moderna, 2000. p.87 – 90.