Modelo atómico de Rutherford
El modelo atómico de Rutherford es un modelo atómico o
teoría sobre la estructura interna del atomo propuesto por el
químico y físico britanico-neozelandés Ernest
Rutherford para explicar los resultados de su 'experimento de la
lamina de oro', realizado en 1911. El modelo de Rutherford fue el
primer modelo atómico que consideró al atomo formado por
dos partes: la 'corteza', constituida por todos sus electrones,
girando a gran velocidad alrededor de un 'núcleo', muy
pequeño, que concentra toda la carga eléctrica positiva y casi
toda la masa del atomo.
Historia
Antes de que Rutherford propusiera su Modelo
de un atomo de Rutherford. modelo
atómico, los físicos aceptaban que las cargas eléctricas
en el atomo tenían una distribución mas o menos
uniforme. Rutherford trató de ver cómo era la dispersión de las
partículas alfa por parte de los atomos de una lamina de
oro muy delgada. Los angulos resultantes de la
desviación de las partículas supuestamente aportarían
información sobre cómo era la distribución de carga en los
atomos. Era de esperar que, si las cargas
estaban distribuidas uniformemente según el modelo atómico de
Thomson, la mayoría de las partículas atravesarían la
delgada lamina sufriendo sólo ligerísimas deflexiones,
siguiendo una trayectoria aproximadamente recta. Aunque esto era cierto
para la mayoría de las partículas alfa, un número
importante de estas sufrían deflexiones de cerca de 180º, es decir,
practicamente salían rebotadas en dirección opuesta ala
incidente. Rutherford pensó que esta
fracción de partículas rebotadas en dirección opuesta
podía ser explicada si se suponía la existencia de fuertes concentraciones de carga positiva en el
atomo. La mecanica newtoniana en conjunción con la ley de
Coulomb predice que el angulo de deflexión de una
partícula alfa relativamente liviana por parte de un atomo de oro
mas pesado, depende del 'parametro de impacto' o
distancia entre la trayectoria de la partícula y el núcleo 1] (1)
, es la energía cinética inicial de la partícula alfa
incidente.se deduce que el parametro de impacto debe ser bastante menor
que el radio atómico. De hecho el parametro de impacto necesario
para obtener una fracción apreciable de partículas
'rebotadas' sirvió para hacer una estimación del
tamaño del núcleo atómico, que resulta ser unas cien mil
veces mas pequeño que el diametro atómico.
Importancia del modelo y limitaciones
La importancia del
modelo de Rutherford residió en
proponer por primera vez la existencia de un núcleo en el atomo
(término que, paradójicamente, no aparece en sus escritos). Lo
que Rutherford consideró esencial, para
explicar los resultados experimentales, fue 'una concentración de
carga' en el centrodel atomo, ya que sin ella,
no podía explicarse que algunas partículas fueran rebotadas en
dirección casi opuesta a la incidente. Este fue un paso crucial en la
comprensión de la materia, ya que implicaba la existencia de un
núcleo atómico donde se concentraba toda la carga positiva y
mas del
99 % de la masa. Las estimaciones del núcleo
revelaban que el atomo en su mayor parte estaba vacío. Rutherford
propuso que los electrones orbitarían en ese
espacio vacío alrededor de un minúsculo núcleo
atómico, situado en el centro del
atomo. Ademas se abrían varios problemas nuevos que
llevarían al descubrimiento de nuevos hechos y teorías al tratar
de explicarlos: • Por un lado se planteó el problema de
cómo un conjunto de cargas positivas podían mantenerse unidas en
un volumen tan pequeño, hecho que llevó posteriormente a la
postulación y descubrimiento de la fuerza nuclear fuerte, que es una de
las cuatro interacciones fundamentales. • Por otro lado existía
otra dificultad proveniente de la electrodinamica clasica que
predice que una partícula cargada y acelerada, como sería el caso de los electrones
orbitando alrededor del
núcleo, produciría radiación electromagnética,
perdiendo energía y finalmente cayendo sobre el núcleo. Las leyes
de Newton, junto con las ecuaciones de Maxwell del electromagnetismo aplicadas
al atomo de Rutherford llevan a que en un tiempo del orden de s, toda la
energía del atomo se habría radiado, con la consiguiente
caída de los electrones sobre el núcleo 2]
Se trata, por tanto de un modelo físicamenteinestable, desde el punto de
vista de la física clasica. Según Rutherford, las
órbitas de los electrones no estan muy bien definidas y forman
una estructura compleja alrededor del núcleo, dandole
un tamaño y forma algo indefinidas. Los resultados de su experimento le
permitieron calcular que el radio atómico era diez mil veces mayor que
el núcleo mismo, y en consecuencia, que el interior de un atomo esta practicamente vacío.
Modelos posteriores
El modelo atómico de Rutherford fue
sustituido muy pronto por el de Bohr. Bohr
intentó explicar fenomenológicamente que sólo algunas
órbitas de los electrones son posibles. Lo cual daría
cuenta de los espectros de emisión y absorción de los
atomos en forma de bandas discretas. El modelo de Bohr
'resolvía' formalmente el problema, proveniente de la
electrodinamica, postulando que sencillamente los electrones no
radiaban, hecho que fue explicado por la mecanica cuantica
según la cual la aceleración promedio del electrón
deslocalizado es nula.
Predecesor: modelo atómico de Thomson 'modelo atómico de
Rutherford' 1911 - 1913 Sucesor: modelo atómico de Bohr
Referencias
[1] Landau & Lifshitz, pp. 63-65 [2] B.H. Bransden and C.J. Joachain
(1992), Physics of Atoms and Molecules. Harlow-Essex-England, Longman Group
Limited. 0-582-44401-2
• Landau & Lifshitz: Mecanica, Ed. Reverté, Barcelona, p.158 - 175,
1991. ISBN 84-291-4081-6.
Fuentes y contribuyentes del artículo
Modelo atómico de Rutherford
Fuente:https://es.wikipedia.org/w/index.php?oldid=54620646
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