Historia Antes de que Rutherford propusiera
su modelo atómico, los físicos aceptaban que las cargas eléctricas en el átomo
tenían una distribución más o menos uniforme. Rutherford trató de ver cómo era
la dispersión de las partículas alfa por parte de los átomos de una lámina de
oro muy delgada. Los ángulos resultantes de la desviación de las partículas
supuestamente aportarían información sobre cómo era la distribución de carga en
los átomos. Era de esperar que, si las cargas estaban distribuidas
uniformemente según el modelo atómico de Thomson, la mayoría de las partículas
atravesarían la delgada lámina sufriendo sólo ligerísimas deflexiones (Desviación de la dirección),
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, prácticamente salían rebotadas en
dirección opuesta a la 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 átomo.
Para Ernest Rutherford, el átomo era
un sistema planetario de electrones girando alrededor de un núcleo atómico
pesado y con carga eléctrica positiva. Basado en los resultados de su trabajo,
que demostró la existencia del núcleo atómico, Rutherford sostiene que casi la
totalidad de la masa del átomo se concentra en un núcleo central muy diminuto
de carga eléctrica positiva. Los electrones giran alrededor del núcleo
describiendo órbitas circulares. Estos poseen una masa muy ínfima y tienen
carga eléctrica negativa. La carga eléctrica del núcleo y de los electrones se
neutralizan entre sí, provocando que el átomo sea eléctricamente neutro. Rutherford no solo dio una idea de
cómo estaba organizado un átomo, sino que también calculó cuidadosamente su
tamaño y el de su núcleo. El hecho de que el núcleo tenga un diámetro unas diez mil
veces menor que el átomo supone una gran cantidad de espacio vacío en la
organización atómica de la materia.
Para analizar cuál era la estructura
del átomo, Rutherford diseñó un experimento: Bombardearon una placa de oro muy
delgada con partículas (ALFA) procedentes de una fuente radioactiva. Colocaron
una pantalla de Sulfuro de Zinc fluorescente por detrás de la capa de oro para
observar la dispersión de las partículas alfa en ellas. Los ángulos deflactados
por las partículas supuestamente aportarían información sobre cómo era la
distribución de carga en los átomos. En concreto, era de esperar que si las
cargas estaban distribuidas acordemente al modelo de Thomson la mayoría de las
partículas atravesarían la delgada lámina sufriendo sólo ligerísimas
deflaciones en su trayectoria aproximadamente recta. Aunque esto era cierto
para la mayoría de partículas alfa, un número importante de estas sufrían
deflexiones de cerca de 180º, es decir, prácticamente salían rebotadas en
dirección opuesta a la incidente. Rutherford apreció que esta fracción de
partículas rebotadas en dirección opuesta podía ser explicada si se asumía que
existían fuertes concentraciones de cargas positivas en el átomo. Lo anterior
demostró, que la dispersión de partículas alfa con carga positiva, era
ocasionada por repulsión de centros con carga positiva en la placa de oro,
igualmente se cumplía con placas de metales distintos, pudiéndose concluir que
cada átomo contenía un centro de masa diminuto con carga positiva que denomino
núcleo atómico. La mayoría de las partículas alfa atraviesan las placas
metálicas sin desviarse, porque los átomos están constituidos, en su mayoría,
por espacios vacíos colonizados tan sólo por electrones muy ligeros. Las pocas
partículas que se desvían son las que llegan a las cercanías de núcleos
metálicos pesados con cargas altas.
Postulados 1. El
átomo esta constituido por una zona central, a la que se le llama núcleo, en la
que se encuentra concentrada toda la carga positiva y casi toda la masa del
núcleo. 2. Hay otra zona exterior del átomo, la corteza, en la que se encuentra
toda la carga negativa y cuya masa es muy pequeña en comparación con la del
átomo. La corteza esta formada por los electrones que tenga el átomo. 3. Los
electrones se están moviendo a gran velocidad en torno al núcleo. 4. El tamaño
del núcleo es muy pequeño en comparación con el del átomo (unas 100.000 veces menor).
5. El número de electrones negativos es igual al numero de protones positivos;
luego, el átomo resulta neutro.
Características: 1. Todo átomo se
divide en dos partes: núcleo formado por los protones (p+) y los neutrones (n),
y la corteza formada por los electrones (e-). 2. Los electrones pueden girar
alrededor de núcleo de orbitas circulares de radios cualquiera. Esto equivale a
decir que existen diferentes órbitas. (Órbita: trayectoria que describe el
electrón en su movimiento alrededor del núcleo). Dificultades: Al existir infinitas órbitas, entonces existen infinitos saltos electrónicos 2. Según la teoría
electromagnética clásica: "toda partícula carga da y acelerada emite
energía". Entonces el electrón perdería energía cinética y acabaría
chocando con el núcleo, pero esto no ocurre. (el electrón posee aceleración
normal o centrípeta al variar la dirección y sentido de su velocidad).
Importancia del
modelo y limitaciones La importancia del
modelo de Rutherford residió en proponer por primera vez la existencia de un
núcleo en el átomo. Lo que Rutherford consideró esencial, para explicar los resultados
experimentales, fue "una concentración de carga" en el centro del
átomo, 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 más del 99,9% de la masa.
Las estimaciones del núcleo revelaban que el átomo 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 átomo.
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