MODELO ATÓMICODE RUTHERFORD

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REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELAMINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA EDUCACIÓNU.E. COLEGIO “PABLO NERUDA”BARQUISIMETO – Edo. LARA

Índice: Modelo Atómico de Rutherford. Historia. Limitaciones del Modelo Atómico de Rutherford. Otras Teorías. Biografía de Ernest Rutherford. El Protón. El Neutrón. El Electrón. El Átomo. Los 2 Estudiantes de Rutherford: Niels Bohr y Robert Oppenheimer. Importancia del Modelo Atómico de Rutherford. Modelos Posteriores. Modelo Atómico de Thompson, Rutherford y Bohr. Referencias.

Modelo atómico de Rutherford: Rutherford, basándose en los resultados obtenidos en sus experimentos de bombardeo de láminas delgadas de metales, estableció el llamado modelo atómico de Rutherford o modelo atómico nuclear.El átomo está formado por dos partes: núcleo y corteza.El modelo de Rutherford fue el primer modelo atómico que consideró al átomo 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 átomo.

Rutherford llegó a la conclusión de que la masa del átomo se concentraba en una región pequeña de cargas positivas que impedían el paso de las partículas alfa. Sugirió un nuevo modelo en el cual el átomo poseía un núcleo o centro en el cual se concentra la masa y la carga positiva, y que en la zona extranuclear se encuentran los electrones de carga negativa.El núcleo es la parte central, de tamaño muy pequeño, donde se encuentra toda la carga positiva y, prácticamente, toda la masa del átomo. Esta carga positiva del núcleo, en la experiencia de la lámina de oro, es la responsable de la desviación de las partículas alfa (también con carga positiva).

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 Thompson, la mayoría de las partículas atravesarían la delgada lámina 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, prácticamente salían rebotadas en dirección opuesta a la incidente.

Limitaciones del modelo atómico de Rutherford: Este modelo de sistema solar propuesto por Rutherford no puede ser estable según la teoría de Maxwell ya que, al girar, los electrones son acelerados y deberían emitir radiación electromagnética, perder energía y como consecuencia caer en el núcleo en un tiempo muy breve. La explicación de cómo los electrones pueden tener órbitas estables alrededor del núcleo y por qué los átomos presentaban espectros de emisión característicos y discretos son dos problemas que no se explican satisfactoriamente por este modelo.

Otra teoría:Modelo atómico según Rutherford Según el modelo de Rutherford el átomo tiene un núcleo central rodeado de electrones. Resulta curioso observar que el término “núcleo”, no aparece en los escritos de Rutherford. Lo que él consideró esencial para explicar los resultados experimentales, fue "una concentración de carga" en el centro del átomo. Esta concentración de carga, que ahora todos denominan núcleo, era lo que podía explicar el hecho comprobado en sus experimentos de que algunas partículas salieran rebotadas en dirección casi opuesta a las partículas incidentes. Este fue un paso crucial en la comprensión de la materia, ya 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.

Ernest Rutherford (1871-1937) físico y químico británico, de origen neozelandés, es considerado el padre de la física nuclear. A comienzos de 1911, propuso la idea de que el átomo de cualquier elemento se compone de un núcleo diminuto en el que se reúne toda la carga eléctrica positiva y casi toda la masa y de electrones con carga negativa que giran alrededor de este núcleo, como si fueran planetas de un pequeño sistema solar unidos por fuerzas eléctricas, en vez de por la fuerza de gravedad. En los Laboratorios Cavendish de Cambridge, trabajaba también J.J. Thomson, el descubridor del electrón. Es difícil evitar el término “partículas” al hablar de entidades fundamentales como el electrón, pero hay que recordar que no se deben imaginar únicamente como pequeñas bolitas o concentraciones de masa y energía en un punto sólido. El electrón es una entidad fundamental que no está formada por cosas más pequeñas.

Protones:Los protones tienen carga eléctrica positiva 1,602 x 10-19 Coulomb y masa de 1,67262 × 10-27 kg.Neutrones:Los neutrones carecen de carga eléctrica y su masa es un poco mayor que la del protón (1,67493 × 10-27 kg).Electrones:Los electrones tienen carga eléctrica negativa igual a 1,602 x 10-19 Coulomb y masa de 9,10 × 10-31 kg. Los protones y los neutrones tienen una masa 1.836 y 1.838 veces la de un electrón. Es decir que prácticamente toda la masa de un átomo está concentrada en su núcleo.El número de electrones que giran en torno al núcleo es igual al número de protones. Ambos tiene cargas eléctricas de igual intensidad, pero de distinto signo; por lo cual, en su conjunto, la carga eléctrica de un átomo es neutra.

No es posible medir directamente el diámetro de un átomo, menos aún el de su núcleo; pero se ha logrado determinar en forma aproximada que el diámetro promedio de un átomo es: 0,00000001 cm = 1 x 10-8 cm y el de su núcleo: 0,000000000001 cm = 1 x 10-12 cm El tamaño de un átomo es cerca de 10.000 veces el tamaño del núcleo. Si un átomo tuviese el tamaño de una esfera de 10 metros de diámetro, el núcleo sería del tamaño de un pequeño rodamiento de 1 milímetro colocado en el centro; los electrones serían como minúsculas partículas de polvo girando en órbitas circulares o elípticas dentro de la esfera de 10 metros. Por consiguiente, se puede afirmar que prácticamente todo el espacio ocupado por el átomo, está vacío.

Rutherford pasó la segunda mitad de su vida dedicado a la docencia y dirigiendo los Laboratorios Cavendish de Cambridge, en donde se formaron otros dos ilustres científicos: Niels Bohr (1885-1962) y Robert Oppenheimer (1904-1967).

Niels Bohr (1885-1962): Fue un físico danés que realizó contribuciones fundamentales para la comprensión de la estructura del átomo y la mecánica cuántica.

Robert Oppenheimer: Fue un físico estadounidense y el director científico del Proyecto Manhattan, el esfuerzo durante la Segunda Guerra Mundial para ser de los primeros en desarrollar la primera Arma Nuclear en el Laboratorio Nacional de Los Álamos, en Nuevo México, Estados Unidos.

Niels Bohr Robert Oppenheimer

Importancia:La importancia del modelo de Rutherford residió en proponer por primera vez la existencia de un núcleo en el átomo (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 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.

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 átomos en forma de bandas discretas.

El modelo de Bohr "resolvía" formalmente el problema, proveniente de la electrodinámica, postulando que sencillamente los electrones no radiaban, hecho que fue explicado por la Mecánica Cuántica según la cual la aceleración promedio del electrón deslocalizado es nula.

Modelos Atómicos de Rutherford, Thomson y BohrModelo Atómico De Thompson:1) El átomo era una esfera con cargas positivas (+) y negativas (-) sueltas dentro del átomo.2) Es conocido como modelo de "budín de pasas" (me lo dicto mi profesora de fisicoquímica).Modelo Atómico De Rutherford:1) El modelo posee un núcleo pequeño con carga positiva.2) Tiene orbitas al rededor del núcleo en donde se encuentran los electrones.3) Llamado "modelo planetario" por su similitud al sistema solar (con el núcleo en el centro (el sol) y las orbitas al rededor con los electrones q vendrían a ser los planetas).Modelo Atómico De Bohr:1) Estableció el numero de electrones que había en cada nivel.2) El átomo se encuentra en un estado estacionario.

Modelo de Thompson

Modelo de Bohr

Modelo de Rutherford Josep John Thompson

Referencias:-Física 1/Resnick, Halliday and Krane.- Física Universitaria, Volumen 1/Zemansky, Young and Freedman.- Física, Coceptos y Aplicaciones/Paul E. Tippens.

¡FIN!