Inconvenientes del modelo atómico de Rutherford

Cuando se pregunta por la unidad más básica y fundamental que existe, el nombre que se nos viene a la mente es átomo. El átomo es la raíz de la formación de la materia, es decir, toda materia está formada por átomos y es el bloque de construcción de la materia. En química, la estructura y las características de un átomo se discuten junto con la historia que se le atribuye. El descubrimiento de un átomo y su estructura no fue tan sencillo y se explicó con mucha experimentación y fracasos. El descubrimiento del átomo condujo a explicaciones y preguntas sobre la estructura de un átomo, una de esas estructuras fue introducida por el científico Rutherford conocida como el «modelo de átomo de Rutherford». Aprendamos con más detalle,

Modelo atómico de Rutherford

Muchos científicos propusieron diferentes ideas y explicaciones de la estructura de un átomo. El modelo más clásico fue introducido por el científico Ernest Rutherford. Más tarde se dijo que el modelo de Rutherford no era la versión precisa, sin embargo, el modelo dio una breve introducción a qué y cómo se forma el átomo. Rutherford explicó que un átomo se compone principalmente de electrones, protones y neutrones, y están dispuestos en el átomo de manera fija.

De acuerdo con el modelo de Rutherford de un átomo, un átomo se compone principalmente de espacio vacío y existen electrones con espacios que giran alrededor del núcleo en sus caminos fijos. El núcleo está cargado positivamente debido a la presencia de protones (la carga positiva), además de los protones, los neutrones (sin carga) también están presentes dentro del núcleo. 

También se puede decir que los electrones se incrustaron uniformemente alrededor del núcleo cargado positivamente, y la fuerza entre las cargas positivas y negativas es lo que mantiene un átomo en su lugar e intacto.

Experimento de dispersión alfa de Rutherford

El físico británico “Rutherford” realizó un experimento bombardeando partículas alfa sobre una fina lámina de oro. Tan pronto como las partículas golpean la hoja de oro, ganan ciertas trayectorias y las trayectorias fueron estudiadas por Rutherford. La lámina de oro es extremadamente delgada (alrededor de 100 nm de espesor) cuando se encuentra con las partículas alfa emitidas de alta energía, la lámina desvía las partículas y colisionan en la pantalla de sulfato de zinc fluorescente que se colocó alrededor de la lámina. Al observar esto, Rutherford hizo ciertas observaciones.

Observaciones

• Un área muy importante de las partículas alfa no se desvió y simplemente pasó a través de la lámina, lo que indica que el átomo tiene un espacio mayormente vacío y, por lo tanto, nada para desviar las partículas.
• Dado que las partículas alfa tienen carga positiva, se espera que sean desviadas por las cargas positivas, pero algunas partículas alfa se desviaron en un ángulo muy pequeño, lo que indica que la carga positiva dentro de un átomo no está uniformemente distribuida.
• Por lo tanto, se concluyó que la carga positiva se concentra en un volumen muy pequeño dentro del átomo.
• Hubo muy pocas partículas que se desviaron hacia atrás e incluso menos que se desviaron 180 °, lo que concluyó que el espacio ocupado por la carga positiva dentro del átomo es muy, muy pequeño en comparación con el tamaño real del átomo.

Puntos tomados del modelo atómico de Rutherford

• La mayor parte del átomo no es más que espacios vacíos.
• La mayor parte de la masa presente dentro del átomo se concentró en una pequeña área en el Centro, llamada núcleo.
• Los electrones giran a velocidades muy altas alrededor del núcleo en sus propios caminos fijos conocidos como órbitas.
• La fuerte fuerza de atracción electrostática entre las cargas positivas y negativas es responsable del modelo estable de un átomo.

Inconvenientes del modelo atómico de Rutherford

El modelo del átomo propuesto por Rutherford todavía se conoce como el modelo clásico y fue muy aceptado en ese momento, sin embargo, más adelante se reveló que había ciertos aspectos que este modelo no podía responder, por lo tanto, ciertos inconvenientes. del modelo atómico de Rutherford, fueron los siguientes:

• Según Maxwell, los electrones deberían emitir radiaciones electromagnéticas ya que cualquier partícula cargada acelerada tiene la tendencia de emitir radiación electromagnética. Rutherford también afirmó que los electrones giran alrededor del núcleo en sus órbitas. Por lo tanto, debido al movimiento cinético de los electrones, las radiaciones conducirán a la contracción de los electrones en menos de 10 segundos ya que el átomo seguirá perdiendo energía. Por lo tanto, cuando el modelo de Rutherford se mezcló con la teoría de Maxwell, se dio cuenta de que el modelo tiene fallas.

• Rutherford sí explicó la rotación de los electrones alrededor del núcleo, sin embargo, el físico no mencionó cómo se colocaron los electrones en el interior, lo que terminó haciendo que el modelo de Rutherford fuera un modelo incompleto del átomo.

Preguntas conceptuales

Pregunta 1: ¿Por qué se usó oro como una lámina delgada en el experimento de dispersión alfa de Rutherford?

Responder:

Dado que el oro tiene la mejor propiedad maleable como conductor, podría formarse fácilmente en la lámina más delgada para observar un átomo y su estructura.

Pregunta 2: ¿Cuál es el principal inconveniente del modelo atómico de Rutherford?

Responder:

Según Maxwell, cualquier partícula cargada acelerada en movimiento emite radiación electromagnética y esto en el modelo de Rutherford podría conducir al colapso del átomo ya que el átomo perderá energía constantemente debido a los electrones cargados acelerados.

Pregunta 3: Explique la partícula utilizada en el experimento realizado por Rutherford.

Responder:

La partícula utilizada fue partículas alfa, denotadas como «α» y las partículas alfa tienen 4 unidades de masa y 2 unidades de carga positiva presentes en ellas. Se emiten a partir de materiales como el radio, que son radiactivos por naturaleza. Pueden penetrar fácilmente a través de los objetos y, dado que el átomo tiene una carga positiva concentrada, pudieron desviarse.

Pregunta 4: La mayor parte del átomo son espacios vacíos. ¿Cómo concluyó esta declaración?

Responder:

Cuando se bombardearon las partículas alfa sobre la lámina de oro, se observó que la mayoría de las partículas alfa iban en línea recta sin ningún tipo de desviación. Esto demostró que la mayor parte del espacio en un átomo está vacío.

Pregunta 5: ¿Cuál fue una precisión en el modelo de átomo de Rutherford?

Responder: 

La precisión en el modelo de Rutherford se refería a la posición de los protones y datos sobre el núcleo. Rutherford concluyó que los protones se concentran en un volumen muy pequeño en el átomo junto con los neutrones y este pequeño volumen se conoce como núcleo.