Modelo Atômico de Rutherford

Ernest Rutherford (1871-1937), físico teórico, experimental e químico. Responsável pela descoberta das cargas positivas atômicas, espectroscopia de retroespalhamento, e Modelo Nuclear do átomo. Prêmio Nobel de química (1908).

A Descoberta do Núcleo 

Henri Becquerel (1852-1908) manipulando compostos de urânio, descobriu que algumas partículas eram emitidas espontaneamente, ou seja, o material emitia radiação que ele denominou de partícula alfa (α). Marie Curie (1867-1934) em seus estudos com compostos radioativos determinou que essas partículas eram provenientes do interior do átomo de urânio.

Pela imagem podemos observar que os experimentos conduzidos mostraram a existência de três tipos de radiação. A radiação beta (β) é formada por elétrons, tem massa pequena e é negativamente carregada, ocorrendo um alto desvio na placa positiva.  A radiação gama (γ) possui alta energia e não possui carga, não nota-se um desvio. A radiação alfa (α) é formada por dois prótons e dois nêutrons, portanto, positiva e de maior massa, podemos observar um pequeno desvio no sentido da chapa carregada negativamente. Os conhecimentos desenvolvidos sobre radioatividade contribuíram na investigação sobre a estrutura atômica.

O modelo nuclear

Por definição, temos: No modelo nuclear do átomo, toda caga positiva e quase toda a massa estão concentradas no núcleo e os elétrons com carga negativa cercam o núcleo. O número atômico é o número de prótons no núcleo.

Observações de Geiger e Marsden, colaboradores de Rutherford, apontaram que se o átomo fosse uma esfera uniforme carregada positivamente onde elétrons com cargas negativas estão dispostos sobre ela, como sugere o modelo de Thomson, as partículas αpassariam facilmente pelas cargas positivas do átomo, apresentando um desvio em sua trajetória. Geiger-Marsden sugeriram o modelo nuclear, o centro de maior massa, o núcleo, era constituído de cargas positivas e era envolvido por um volume muito grande de espaço “vazio” onde se localizavam os elétrons. A pergunta central era: Como os elétrons se arranjavam em volta do núcleo?

O experimento de Rutherford

O experimento consistiu no bombardeamento de partículas αem uma lâmina fina de ouro. Rutherford e seus colaboradores explicaram que a maioria das partículas αatravessava a lâmina sem sofrer desvio, porém, com dados mais precisos, observaram que uma pequena parcela de partículas sofria desvios na trajetória e que algumas eram refletidas de volta do ponto de origem.

O modelo de Rutherford consistiu em explicar o comportamento da partícula αe sugeria a forma como elétrons estariam ao redor do núcleo. O modelo de Thomson previa que essas partículas atravessariam o átomo, Rutherford propôs que não, quanto maior o peso atômico, um número maior de partículas eram desviadas a diferentes ângulos em sua trajetória.  E para explicar tal comportamento sugeriu um modelo:

O átomo não era uma esfera uniforme, o centro é esférico de menor volume e mais denso, carregado positivamente compondo o núcleo, cujo o raio é cerca de 10 mil vezes menor que o tamanho raio do átomo. A maior parte da massa do átomo está concentrada no núcleo, a região externa, seria a eletrosfera de menor densidade, os elétrons envolvem o núcleo, como uma nuvem.

O modelo de Rutherford ficou conhecido como o modelo planetário, porém, não há registros consistentes que ele tenha sugerido essa forma.

O modelo atômico de Rutherford propôs:

– Os átomos não tem carga elétrica, portanto a quantidade de prótons deve ser igual a quantidade de elétrons.

– A maioria dos átomos apresenta maior massa do que o previsto pelo conjunto de prótons e elétrons.

– Sugeriu a existência de partículas com massa e sem cargas presente no núcleo, mas não comprovou a existência dos nêutrons.

A questão agora era: como os elétrons se movimentam ao redor do núcleo?

Para responder a isso precisamos avançar nos estudos dos modelos atômicos e compreender como Niels Borh (1885-1962) avaliou o modelo de Rutherford e propôs mudanças significativas.

Fato Importante

Coube ao aluno de Rutherford, James Chadwik (1891-1974) confirmar a existência do  nêutron da estrutura atômica sugerida por Rutherford, em 1932, através de seus experimentos, conseguiu confirmar a existência do nêutron completando a teoria de Rutherford. A descoberta do nêutron esclareceu muitas dúvidas na época quanto a massa do núcleo e a existência de átomos de mesmo elemento químico com o mesmo número de prótons e com massas diferentes, os isótopos.

Exercícios Resolvidos

1) Os experimentos de Rutherford levaram a elaboração de um novo modelo atômico. Como podemos explicar esse modelo?

Resposta: Apresenta uma região central, extremamente densa chamada de núcleo, onde se concentra a carga positiva e é rodeado por uma nuvem de elétrons de cargas negativas.

2) Por que o modelo sugerido por Thomson foi substituído pelo modelo nuclear proposto por Rutherford e seus colaboradores?

Resposta: Devido ao comportamento de partículas α em relação a carga positiva do núcleo. Thomson imaginava o átomo como uma esfera de densidade uniforme onde o volume ocupado pelos prótons correspondiam ao tamanho do raio atômico e os elétrons estavam inseridos nele. Os experimentos de Rutherford mostraram que não poderia ser assim, centro é esférico de menor volume e mais denso, carregado positivamente compondo o núcleo, cujo o raio é cerca de 10 mil vezes menor que o tamanho raio do átomo. A maior parte da massa do átomo está concentrada no núcleo, a região externa, seria a eletrosfera de menor densidade.

Bons estudos!

David Pancieri Peripato