Després de el conegut model atòmic de Thomson, Que considerava que els electrons estaven en un medi amb càrrega positiva, es va desenvolupar un model més avançat conegut com model atòmic de Rutherford. El científic a càrrec d'aquest nou avanç per a la ciència era Ernest Rutherford. Va néixer el 20 d'agost de 1871 i va morir el 19 d'octubre de 1937. Durant la seva vida va fer grans aportacions a la química i als el món de la ciència en general.
Per això, dedicarem aquest article a explicar-tot el que cal saber sobre el model atòmic de Rutherford.
Experiment del Full d'Or
L'antic model de thomson deia que els electrons estaven en un mitjà de càrrega positiva. L'any 1909 Ernest Rutherford acompanyat amb dos ajudants anomenats Geiger i Marsden van fer un estudi conegut com experiment de la Fulla d'Or on van poder comprovar que el conegut »púding amb panses» de Thomson estava equivocat. I és que aquest experiment nou poder demostrar que l'àtom tenia una estructura amb una forta càrrega positiva. Aquest experiment o va poder ajudar a restablir algunes conclusions que van acabar presentant-se com a model atòmic de Rutherford en l'any 1911.
L'experiment conegut com Full d'Or no va ser únic sinó que es van realitzar entre els anys 1909 i el 1913. Per a això, van utilitzar els laboratoris de física de la Universitat de Manchester. Aquests experiments tenien una gran importància ja que de la seva resultats es van poder establir noves conclusions que va arribar a un revolucionari model atòmic.
Aquesta experiment consistia el següent: es devia bombardejar una làmina prima d'or de tan sols 100nm de gruix amb gran quantitat de partícules alfa. Aquestes partícules alfa eren i ions. És a dir, àtoms que no tenen electrons, de manera que només tenien protons i neutrons. A l'tenir neutrons i protons la càrrega total de l'àtom era positiva. Aquesta experiment principalment tenia l'objectiu de corroborar si el model de Thomson era correcte. Si aquest model tenia raó, les partícules alfa havien de travessar els àtoms d'or en línia recta.
Per poder estudiar la deflexió que es causada per les partícules alfa és es va tenir de col·locar un filtre fluorescent de sulfur de zinc al voltant de la fina làmina d'or. El resultat d'aquest experiment és que es va poder observar que algunes partícules eren capaços de travessar els àtoms d'or de la làmina en línia recta. No obstant això, algunes d'aquestes partícules alfa eren desviades en direccions aleatòries.
Conclusions de l'experiment de la Fulla d'Or
Davant aquest fet no es podia corroborar el que els models atòmics anterior és considerada. I és que aquests models atòmic assenyalaven que la càrrega positiva es distribuïa de manera uniforme en els àtoms i això portaria a que fos més fàcil travessar-ja que la seva càrrega no seria tan fort en un punt determinat.
Els resultat d'aquest experiment de la Fulla d'Or va ser totalment inesperat. Això va fer que Rutherford pensés que l'àtom tenia un centre amb una forta càrrega positiva que feia que quan una partícules alfa intentés passar-la fora rebutjada per l'estructura central. Per poder establir una font més fiable es van considerar les partícules en quantitats d'aquelles que van ser reflectides i aquelles que no. Gràcies a aquesta selecció de partícules es va poder determinar la mida de l'nucli comparat amb l'òrbita dels electrons que hi ha al seu voltant. També es va poder concloure que la major part de l'espai d'un àtom està buit.
Es va poder veure, algunes partícules alfa van ser desviada per la làmina d'or. Algunes d'elles es desviaven tan solament en angles molt petits. Això ajudava a concloure que la càrrega positiva en un àtom no està uniformement distribuïda. És a dir, la càrrega positiva se situa a en un àtom de forma concentrada en un volum molt petit d'espai.
Van ser molt poques les partícules alfa que es van desviar cap a enrere. Aquesta desviació assenyala com segueix aquestes partícules van poder haver rebotat. Gràcies a totes aquestes consideracions noves es va poder establir el model atòmic de Rutherford amb noves idees.
Model atòmic de Rutherford
Estudiarem quins són els principis de el model atòmic de Rutherford:
- Les partícules que tenen càrrega positiva dins d'un àtom estan disposades en un volum molt petit si la comparem amb el volum total d'aquest àtom.
- Gairebé tota la massa que té un àtom es troba en aquest petit volum esmentat. A aquesta massa interior se li crido nucli.
- Els electrons que tenen càrregues negatives es troben girant al voltant de l'nucli.
- Els electrons va girant altes velocitats quan estan al voltant de l'nucli i ho fan en trajectòries circulars. A aquestes trajectòries se li crido òrbites. Més endavant es el coneixen com orbitals.
- Tant aquells electrons que estaven carregats negativament és com el mateix nucli de l'àtom amb càrrega positiva es mantenen sempre units gràcies a la força d'atracció electrostàtica.
Acceptació i limitacions de el model atòmic de Rutherford
Com era d'esperar aquest nou model va entreveure tot un nou panorama de l'àtom en el món científic. Gràcies a aquest model atòmic moltíssims científics posteriors poguessin estudiar i determinar el nombre d'electrons que té cada element de la taula periòdica. A més, es van poder realitzar nous descobriments que ajuden a explicar el funcionament d'un àtom de la forma més senzilla.
No obstant això, aquest model també té algunes limitacions i errors. Encara que va significar un gran avenç en el món de la física, no eren ni un model perfecte ni complet. I és que de acord a les lleis de Newton ja un aspecte important de les lleis de Maxwell, aquest model no podia explicar certes coses:
- No podia explicar com les càrregues negatives eren capaços de mantenir-se unides en el nucli. Segons diu la tíbia electrònica, en les càrregues positives s'han de repel·lir.
- Una altra contradicció era cap a les lleis fonamentals de l'electrodinàmica. Si es considerava que els electrons que tenien càrrega positiva havien de girar al voltant de l'nucli, haurien d'emetre una radiació electromagnètica. A l'emetre aquesta radiació es consumeix dia energia que calia els electrons col·lapsessin en el nucli. Per això, estriada model atòmic no pot explicar l'estabilitat que té l'àtom.
Espero que amb aquesta informació puguin conèixer més sobre el model atòmic de Rutherford.