Modelo atômico da história de Rutherford, experimentos, postula

Ele Modelo Atômico de Rutherford É a descrição do átomo criado pelo físico britânico Ernest Rutherford (1871-1937) quando, em 1911, ele descobriu o núcleo atômico, graças aos famosos experimentos de dispersão que são nomeados nomeados.

A ideia do átomo ("indivisível”Em grego) como o menor componente da matéria, era uma criação intelectual nascida na Grécia antiga, cerca de 300 para.C. Como tantos outros conceitos gregos, o conceito de átomo é desenvolvido com base na lógica e na argumentação, mas não para a experimentação.

Modelo Atômico de Rutherford

Os filósofos atomistas mais notáveis ​​foram o Demócrito de Abdera (460 - 360 aC), Epicurus de Samos (341 - 270 AC) e Tito Lucrecio (98 - 54 AC). Os gregos conceberam quatro tipos diferentes de átomos que correspondiam aos quatro elementos que de acordo com eles formaram o assunto: ar, água, terra e fogo.

Posteriormente, Aristóteles adicionaria um quinto elemento: o éter que formou as estrelas, já que os outros quatro elementos eram puramente terrestres.

As conquistas de Alexandre, o Grande, de quem Aristóteles era professor, expandiu suas crenças para o mundo antigo, da Espanha à Índia e, portanto, por séculos, a idéia de átomo Ele criou seu próprio lugar no mundo da ciência.

[TOC]

O átomo deixa de ser inadisível

As idéias dos filósofos gregos sobre a estrutura do assunto foram mantidos como certos por centenas de anos, até que um químico e professor inglês chamado John Dalton (1776-1844) publicaram os resultados de seus experimentos em 1808.

Dalton concordou que os elementos são compostos de partículas extremamente pequenas, chamadas átomos. Mas foi além, afirmando que todos os átomos do mesmo elemento são iguais, eles têm o mesmo tamanho, a mesma massa e as mesmas propriedades químicas, o que os faz permanecer inalterados durante uma reação química.

Este é o primeiro modelo atômico com uma base científica. Como os gregos, Dalton continuou a considerar o átomo como indivisível, portanto, sem uma estrutura. No entanto, o gênio de Dalton o levou a observar um dos grandes princípios de conservação da física:

• Em reações químicas, Átomos não são criados nem destruídos, Eles só mudam de distribuição.

E estabeleceu a maneira pela qual os compostos químicos foram formados por "átomos compostos" (moléculas):

• Quando dois ou mais átomos de elementos diferentes são combinados para formar o mesmo composto, eles sempre o fazem em proporções de massa definido e constante.

O século XIX foi o grande século de eletricidade e magnetismo. Alguns anos após as publicações de Dalton, os resultados de alguns experimentos semearam dúvidas entre os cientistas sobre a indivisibilidade do átomo.

Pode atendê -lo: qual é a reatância capacitiva e como calculá -la?

Tubo de Crookes

O tubo de Crookes era um dispositivo projetado pelo químico britânico e meteorologista William Crookes (1832-1919). O experimento que Crookes realizou em 1875 consistia em colocar, dentro de um tubo cheio de gás a baixa pressão, dois eletrodos, um chamado cátodo e outro chamado ânodo.

Ao estabelecer uma diferença de potencial entre os dois eletrodos, o gás brilhava com uma cor que era característica do gás usado. Esse fato sugeriu que havia uma certa organização em particular dentro do átomo e que, portanto, não era indivisível.

Além disso, essa radiação produziu uma fluorescência fraca na parede do tubo de vidro em frente ao cátodo, cortando a sombra de uma marca em forma de cruz localizada dentro do tubo.

Era uma radiação misteriosa conhecida como "Raios de Catodo", que estava viajando em linha reta para o ânodo e que era altamente enérgico, capaz de produzir efeitos mecânicos, e isso se desviou em direção a uma placa carregada positivamente ou também por ímãs.

A descoberta do elétron

A radiação dentro do tubo de Crookes não pôde ser tratada, pois tinha uma carga negativa. Joseph John Thomson (1856 - 1940) encontrou a resposta em 1887, quando encontrou a relação entre a carga e a massa dessa radiação e descobriu que sempre era a mesma: 1,76 x 10^onze C/kg., Independentemente do gás trancado no tubo ou do material usado para fabricar o cátodo.

Thomson chamou essas partículas corpúsculos. Ao medir sua massa em relação à sua carga elétrica, concluiu que cada corpuscle era muito menor que um átomo. Portanto, ele sugeriu que eles fossem parte deles, descobrindo assim o elétron.

O cientista britânico foi o primeiro a delinear um modelo gráfico do átomo, através do desenho de uma esfera com pontos inseridos, que por sua forma recebeu a denominação de "Buddin da Ciruela". Mas essa descoberta trouxe outras perguntas:

• Se o assunto for neutro e o elétron tem uma carga negativa: na qual parte do átomo é a carga positiva que neutraliza os elétrons?
• Se a massa eletrônica for menor que a do átomo, então o que o restante do átomo consiste em?
• Por que as partículas foram sempre obtidas com elétrons e nunca de outro tipo?

Experimentos de dispersão de Rutherford: o núcleo atômico e o próton

Em 1898, Rutherford havia identificado dois tipos de radiação de urânio, que ele chamou alfa e beta.

A radioatividade natural já havia sido descoberta por Marie Curie em 1896. Partículas alfa têm carga positiva e são simplesmente núcleos de hélio, mas naquela época o conceito de núcleo ainda não era conhecido. Rutherford estava prestes a descobrir.

Pode servir a você: Sistema Termodinâmico: Propriedades, Tipos, Exemplos

Um dos experimentos que Rutherford fez em 1911 na Universidade de Manchester, com a assistência de Hans Geiger, consistia em bombardear uma fina de ouro com partículas alfa, cuja carga é positiva. Ao redor da folha de ouro colocou uma tela fluorescente que lhes permitia visualizar os efeitos do bombardeio.

Observações

Estudando os impactos na tela fluorescente, Rutherford e seus assistentes observaram que:

1. Uma alta porcentagem de partículas alfa cruzou a folha sem desvio perceptível.
2. Alguns se desviaram em ângulos bastante pronunciados
3. E muito pouco saltou para trás

Experiências de dispersão de Rutherford. Fonte: [CC BY-SA 3.0 (http: // criativecommons.Org/licenças/BY-SA/3.0/]].

As observações 2 e 3 surpreenderam os investigadores e os levaram a supor que a pessoa responsável pelos raios dispersos deveria ter uma acusação positiva e que, em virtude da observação número 1, essa pessoa responsável tinha um tamanho muito menor do que o das partículas alfa partículas.

O próprio Rutherford disse a esse respeito que era "... como se você tentasse um projétil naval de 15 polegadas contra uma folha de papel e o projétil se recuperou e bateu em você". Isso definitivamente poderia ser explicado pelo modelo Thompson.

Analisando seus resultados do ponto de vista clássico, Rutherford havia descoberto a existência do núcleo atômico, onde a carga positiva do átomo que deu essa neutralidade foi concentrada.

Rutherford continuou com seus experimentos de dispersão. Em 1918, o novo alvo das partículas alfa eram os átomos do nitrogênio gasoso.

Dessa maneira, detectou núcleos de hidrogênio e imediatamente soube que o único local do qual esses núcleos poderiam vir do próprio nitrogênio. Como foi possível que os núcleos de hidrogênio fossem parte do nitrogênio?

Rutherford então sugeriu que o núcleo de hidrogênio, um elemento que já havia sido atribuído ao número 1 atômico, deveria ser uma partícula fundamental. A chamo Proton, Palavra grega para designar primeiro. Assim, as descobertas do núcleo atômico e do próton são devidas a este neozyre brilhante.

Postula o modelo atômico de Rutherford

O novo modelo era muito diferente do de Thompson. Estes foram seus postulados:

• O átomo contém um núcleo carregado positivamente, que apesar de ser muito pequeno, contém quase toda a massa do átomo.
• Os elétrons orbitam o núcleo atômico a uma grande distância e em órbitas circulares ou elípticas.
• A carga líquida do átomo é nula, uma vez que as cargas dos elétrons compensam a carga positiva presente no núcleo.

Pode atendê-lo: Experiências de física fácil (Universidade Primária)

Os cálculos de Rutherford apontaram para um núcleo esférico e um rádio tão pequenos quanto 10^-quinze m, sendo o valor do raio atômico cerca de 100.000 vezes maiores, uma vez que os núcleos estão comparativamente muito distantes um do outro: a partir da ordem de 10^-10 m.

O jovem Ernest Rutherford. Fonte: Desconhecido, publicado em 1939 em Rutherford: sendo a vida e as cartas do RT. Exmo. Lorde Rutherford, ou. M [CC por 4.0 (https: // CreativeCommons.Org/licenças/por/4.0)]

Isso explica por que a maioria das partículas alfa cruzou a folha sem inconveniência ou dificilmente experimentou uma deflexão muito pequena.

Visto em objetos do dia a dia, o Atom de Rutherford seria composto por um núcleo do tamanho de uma bola de beisebol, enquanto o raio atômico seria de cerca de 8 km. Portanto, o átomo pode ser considerado quase tudo como espaço vazio.

Graças à sua semelhança com um sistema solar em miniatura, era conhecido como "modelo planetário do átomo".  A força de atração eletrostática entre núcleo e elétrons seria análoga à atração gravitacional entre o sol e os planetas.

Limitações

No entanto, houve certas divergências em relação a alguns fatos observados:

• Se a ideia de que a órbita de elétrons ao redor do núcleo for aceita, acontece que o elétron deve emitir continuamente radiação até que colide com o núcleo, com a consequente destruição do átomo em muito menos de um segundo. Felizmente, não é o que realmente acontece.
• Além disso, em certas ocasiões, o átomo emite certas frequências de radiação eletromagnética quando há transições entre um estado de maior energia para um com menos energia, e apenas essas frequências, não outras. Como explicar o fato de que a energia é quantizada?

Apesar dessas limitações e que hoje existem modelos muito mais sofisticados e, de acordo com os fatos observados, o modelo atômico de Rutherford ainda é útil para o aluno ter uma primeira abordagem bem -sucedida do átomo e suas partículas constituintes.

Neste modelo do átomo, o nêutron não aparece, outro constituinte do núcleo, que não foi descoberto até 1932.

Pouco tempo depois que Rutherford propôs seu modelo planetário, em 1913, o físico dinamarquês Niels Bohr o modificaria para explicar por que o átomo não foi destruído e ainda estamos aqui para contar essa história.

Artigos de interesse

Modelo Atômico de Schrödinger.

Modelo Atômico de Broglie.

Modelo Atômico de Chadwick.

Modelo Atômico de Heisenberg.

Modelo atômico de perrina.

Modelo Atômico de Thomson.

Modelo Atômico Dirac Jordan.

Modelo Atômico do Demócrito.

Modelo atômico Bohr.

Modelo atômico de Dalton.

Referências

1. Rex, a. 2011. Fundamentos da Física. Pearson. 618-621.
2. Zapata, f. 2007. Notas de aula para a cadeira de radiobiologia e proteção radiológica. Escola de Saúde Pública da Universidade Central da Venezuela.