Modelo atómico de Rutherford

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Sabemos que la estructura de un átomo consiste en electrones, protones y neutrones. Esto se presentó con precisión después de que varios científicos crearon diferentes modelos. El modelo clásico de un átomo fue dado por Ernest Rutherford llamado el modelo atómico de Rutherford o el modelo de Rutherford del átomo. Sin embargo, ya no se considera la representación precisa de un átomo. Háganos saber más sobre este modelo.

Modelo atómico de Rutherford

Rutherford propuso que un átomo está compuesto de espacio vacío, en su mayoría con electrones que orbitan en una serie de caminos predecibles alrededor de un núcleo fijo y cargado positivamente.

El modelo de Rutherford de un átomo
El modelo de Rutherford de un átomo

Historia

El concepto de átomo se remonta al año 400 aC cuando el filósofo griego Demócrito concebió la idea por primera vez. Sin embargo, no fue hasta 1803 que John Dalton propuso nuevamente la idea del átomo. Pero en ese punto del tiempo, los átomos eran considerados indivisibles. Esta idea de un átomo como partículas indivisibles continuó hasta el año 1897 cuando el físico británico JJ Thomson descubrió partículas con carga negativa que luego se llamaron electrones.

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Propuso un modelo en base a eso donde explicó que los electrones estaban incrustados uniformemente en una matriz cargada positivamente. La modelo fue nombrada modelo de pudín de ciruela. Sin embargo, el modelo de pudín de ciruela de JJ Thomson tenía algunas limitaciones. No logró explicar ciertos resultados experimentales relacionados con la estructura atómica de los elementos.

Un físico británico “Ernest Rutherford” propuso un modelo de la estructura atómica conocido como Modelo de átomos de Rutherford. Llevó a cabo un experimento en el que bombardeó partículas α en una fina lámina de oro. En este experimento, estudió la trayectoria de las partículas α después de la interacción con la delgada lámina de oro.

Experimento del modelo atómico de Rutherford

En el experimento de Rutherford, bombardeó flujos de alta energía de partículas α en una delgada lámina de oro de 100 nm de espesor. Las corrientes de partículas α se dirigieron desde una fuente radiactiva. Condujo el experimento para estudiar la desviación producida en la trayectoria de las partículas α después de la interacción con la delgada lámina de oro. Para estudiar la desviación, colocó una pantalla compuesta de sulfuro de zinc alrededor de la lámina de oro. Las observaciones hechas por Rutherford contradecían el modelo de pudín de ciruela dado por JJ Thomson.

Modelo atómico rutherford, experimento de lámina de oro Rutherford
Modelo atómico rutherford, experimento de lámina de oro Rutherford

Observaciones del experimento modelo de Rutherford

Sobre la base de las observaciones hechas durante el experimento, Rutherford concluyó que

  • El espacio principal en un átomo está vacío : una gran parte de las partículas α pasaron a través de la lámina de oro sin que se desviaran. Por lo tanto, la mayor parte de un átomo debe estar vacía.
  • La carga positiva en un átomo no se distribuye uniformemente y se concentra en un volumen muy pequeño  : pocas partículas α cuando fueron bombardeadas fueron desviadas por la lámina de oro. Fueron desviados minuciosamente y en ángulos muy pequeños. Por lo tanto, hizo la conclusión anterior.
  • Muy pocas partículas α se habían desviado en grandes ángulos o se habían desviado hacia atrás. Además, muy pocas partículas se habían desviado a 180 o . Por lo tanto, concluyó que las partículas cargadas positivamente cubrían un pequeño volumen de un átomo en comparación con el volumen total de un átomo.

Conozca la diferencia entre el modelo atómico de Thomson o el de Rutherford

Postulados del modelo atómico de Rutherford basados ​​en observaciones y conclusiones.

  • Un átomo está compuesto de partículas cargadas positivamente. La mayoría de la masa de un átomo se concentró en una región muy pequeña. Esta región del átomo fue llamada como el núcleo de un átomo. Más tarde se descubrió que el núcleo muy pequeño y denso de un átomo se compone de neutrones y protones.
  • El núcleo de los átomos está rodeado de partículas cargadas negativamente llamadas electrones . Los electrones giran alrededor del núcleo en una trayectoria circular fija a muy alta velocidad. Estos caminos circulares fijos fueron denominados como “órbitas”.
  • Un átomo no tiene carga neta o son eléctricamente neutros porque los electrones están cargados negativamente y el núcleo densamente concentrado está cargado positivamente. Una fuerte fuerza electrostática de atracciones mantiene unidos el núcleo y los electrones.
  • El tamaño del núcleo de un átomo es muy pequeño en comparación con el tamaño total de un átomo.

Limitaciones del modelo atómico de Rutherford

El experimento de Rutherford fue incapaz de explicar ciertas cosas. Son:

  • El modelo de Rutherford no pudo explicar la estabilidad de un átomo. Según el postulado de Rutherford, los electrones giran a una velocidad muy alta alrededor de un núcleo de un átomo en una órbita fija. Sin embargo, Maxwell explicó que las partículas cargadas aceleradas liberan radiaciones electromagnéticas . Por lo tanto, los electrones que giran alrededor del núcleo liberarán radiación electromagnética.
  • La radiación electromagnética tendrá energía del movimiento electrónico como resultado de lo cual las órbitas se reducirán gradualmente. Finalmente, las órbitas se reducirán y colapsarán en el núcleo de un átomo. Según los cálculos, si se sigue la explicación de Maxwell, el modelo de Rutherford colapsará con 10 -8 segundos. Por lo tanto, el modelo atómico de Rutherford no seguía la teoría de Maxwell y no podía explicar la estabilidad de un átomo.
  • La teoría de Rutherford era incompleta porque no mencionaba nada sobre la disposición de los electrones en la órbita. Este fue uno de los principales inconvenientes del modelo atómico de Rutherford.

Conclusión

A pesar de que los primeros modelos atómicos eran inexactos y no podían explicar la estructura del átomo y los resultados experimentales correctamente. Pero formó la base de la mecánica cuántica y ayudó al futuro desarrollo de la mecánica cuántica.

Preguntas resueltas para ti

Pregunta: Nombre la parte de un átomo descubierto por el experimento de dispersión de partículas α de Rutherford

  1. Electrones
  2. Protones
  3. Neutrones
  4. Núcleo

Respuesta : La respuesta es 4. El experimento de dispersión de partículas α de Rutherford condujo al descubrimiento del núcleo.

Modelos de estructura atómica

El descubrimiento de JJ Thomson del electrón con carga negativa había planteado problemas teóricos a los físicos desde 1897, porque los átomos en su conjunto son eléctricamente neutros. ¿Dónde estaba la carga positiva neutralizadora y qué la mantuvo en su lugar? Entre 1903 y 1907, Thomson intentó resolver el misterio adaptando un modelo atómico que había sido propuesto por primera vez por un científico escocés. William Thomson (Lord Kelvin) en 1902.

De acuerdo con el El modelo atómico de Thomson , a menudo denominado modelo de “pudín de ciruela”, el átomo es una esfera de carga positiva distribuida uniformemente de aproximadamente un ángulo de diámetro. Los electrones están incrustados en un patrón regular, como las pasas en un pudín de ciruelas, para neutralizar la carga positiva. La ventaja del átomo de Thomson era que era inherentemente estable: si los electrones fueran desplazados, intentarían volver a sus posiciones originales. En otro modelo contemporáneo, el átomo se parecía al sistema solar o al planeta Saturno, con anillos de electrones que rodeaban una carga positiva concentrada. Físico japonésNagaoka Hantaro, en particular, desarrolló el sistema “saturniano” en 1904. El átomo, como se postula en este modelo, era intrínsecamente inestable porque, al irradiar continuamente, el electrón perdería energía gradualmente y formaría una espiral hacia el núcleo. Ningún electrón podría permanecer así en una órbita particular indefinidamente.

El modelo atómico de Thomson, William Thomson (también conocido como Lord Kelvin) imaginó el átomo como una esfera con una carga positiva distribuida uniformemente e incorporó suficientes electrones para neutralizar la carga positiva.
El modelo atómico de Thomson, William Thomson (también conocido como Lord Kelvin) imaginó el átomo como una esfera con una carga positiva distribuida uniformemente e incorporó suficientes electrones para neutralizar la carga positiva.