Modelo atômico de Rutherford

O modelo atômico ^{(português brasileiro)} ou modelo atómico ^{(português europeu)} de Rutherford (também conhecido como modelo planetário do átomo) é um modelo atômico proposto pelo físico Ernest Rutherford. Para montar sua teoria, Rutherford analisou os resultados do experimento de Geiger-Marsden. Nesta experiência, utilizando uma fonte radioativa para emitir partículas alfa, um contador Geiger, e uma fina lâmina de ouro, Geiger e Mardsen mediram o número de partículas alfa que atravessaram esta folha. Porém, eles perceberam que, embora muitas das partículas atravessassem a folha, um número muito pequeno de partículas alfa eram refletidas ou eram desviadas por esta folha. Com base nisto, Ernest Rutherford elaborou o modelo.

Modelo de um átomo de Rutherford.

Modelo para o resultado obtido pelo Rutherford em sua experiência

Em 1911, Rutherford apresentou a sua teoria para o seu modelo atômico, afirmou que o modelo vigente até então, também conhecido como "pudim de passas", que foi feito por J. J. Thomson, estava incorreto. Rutherford afirmou com seu experimento, que o átomo não era apenas uma esfera maciça de carga elétrica positiva incrustada com elétrons como dizia J. J. Thomson. Segundo Rutherford, o átomo teria na verdade um núcleo de carga elétrica positiva de tamanho muito pequeno em relação ao seu tamanho total, sendo que este núcleo, que conteria praticamente toda a massa do átomo, seria rodeado por elétrons de carga elétrica negativa.

Falha no modelo de Rutherford

A falha do modelo de Rutherford é mostrada pela teoria do electromagnetismo, de que toda partícula com carga elétrica submetida a uma aceleração origina a emissão de uma onda electromagnética. O elétron em seu movimento orbital está submetido a uma aceleração centrípeta e, portanto, emitirá energia na forma de onda eletromagnética. Essa emissão, pelo Princípio da conservação da energia, faria com que o elétron perdesse energia cinética e potencial, caindo progressivamente sobre o núcleo, fato que não ocorre na prática. A falha foi corrigida pelo modelo atômico de Bohr, de seu aluno e colega de trabalho Niels Bohr, que dizia que considerava a ideia de um modelo atômico planetário bonita demais para estar errada. Assim, com o auxílio das descrições quânticas da radiação eletromagnética propostas por Albert Einstein e Max Planck, conseguiu completar a teoria de Rutherford, ficando assim conhecida como modelo atômico-molecular de Rutherford-Bohr.

Tamanho do átomo

Analisando os resultados de números de partículas que passavam ou eram refletidas pela camada de ouro, Rutherford conseguiu inclusive calcular a provável proporção de tamanho entre núcleo e átomo, que segundo ele seria 1/100 000 a 1/1 000 000. É de costume comparar o tamanho do núcleo do átomo de Rutherford em relação ao seu todo, com uma formiga no meio de um campo de futebol, sendo a formiga o núcleo e o campo o tamanho total do átomo.

Experimento das lâminas

Animação em 3D do modelo atômico de Rutherford.

Fatos

1. A maioria dos raios passa direto pelas placas de metal;
2. Algumas partículas sofrem desvio em uma das placas de ouro;
3. Pouquíssimas partículas são rebatidas.

Conclusão

1. 1º postulado: Os elétrons descrevem órbitas circulares estacionárias ao redor do núcleo, sem emitirem nem absorverem energia;
2. 2º postulado: Fornecendo energia (elétrica, térmica etc) a um átomo, um ou mais elétrons a absorvem e saltam para níveis mais afastados do núcleo. Ao voltarem as suas órbitas originais, devolvem a energia recebida em forma de luz (fenômeno observado, tomando como exemplo, uma barra de ferro aquecida ao rubro);
3. O núcleo é positivamente carregado;
4. A região vazia em torno do núcleo é denominada eletrosfera que seria onde os elétrons estão localizados.

Ou seja, Rutherford concluiu: Que todo átomo possui uma eletrosfera, na qual se baseia em um espaço ao redor do núcleo, em que os elétrons estão localizados e giram em órbitas circulares estacionárias ao redor do núcleo maciço e positivo.

Bibliografia

• María José T. Molina.. Mecánica Global e Astrofísica: Teoria da Equivalência Global , Editora Molwick - 268 páginas. ISBN 8-415-36565-9

Ver também

• Modelo atômico de Thomson
• Modelo atômico de Bohr
• Modelo atômico de Dalton