El modelo atómico de Rutherford se trata de un modelo que explica cómo es la estructura interna del átomo y fue propuesto por el físico-químico de origen británico Ernest Rutherford. ¿Quieres más detalles? Sigue leyendo.
¿Qué dice el modelo atómico de Rutherford?
A este modelo también se le conoce con el nombre de “el modelo planetario”. En 1911, Ernest Rutherford lo diseñó partiendo del resultado de sus experimentos con láminas de oro.
Dicha propuesta, resultó ser un quiebre ante los modelos anteriores, tales como el modelo atómico de Dalton y el modelo de Thompson.
Por su parte, Rutherford planteó que los átomos poseen un núcleo interno, en el cual está concentrado el mayor porcentaje de su masa, teniendo este carga eléctrica positiva, siendo orbitado por partículas de carga negativa y de menor tamaño, llamadas electrones.
De esta manera, consideraba que la estructura atómica operaba semejante al sistema solar, pues los electrones orbitan a un núcleo atómico de mayor peso tal y como lo hacen los planetas alrededor del sol.
Características del modelo de Rutherford
- El núcleo concentra la mayor parte de la masa atómica de tamaño mayor y de mayor peso en relación al resto de las partículas y posee carga eléctrica positiva.
- Rodeando al núcleo, se encuentran los electrones con carga eléctrica negativa y orbitando en trayectorias circulares.
- La sumatoria de cargas eléctricas, tanto positivas como negativas, de un átomo, debería dar como resultado 0. Es decir, serían iguales para que la carga eléctrica del átomo sea neutra.
Además, Rutherford, aparte de proponer un modelo para explicar la estructura del átomo, calculó el tamaño del mismo y lo comparó con el tamaño del núcleo, lo cual le permitió concluir que gran parte de la composición del núcleo atómico es espacio vacío.
El modelo de este científico, era muy importante para su época, pues fue el primero en proponer que el átomo tenía un núcleo central.
De esta forma, consideraba que la concentración de la carga en el centro del átomo, tenía una carga positiva de más del 99,9 por ciento del total de la masa, y sus estimaciones en cuanto al núcleo, lograban develar que el átomo en su mayor parte estaba vacío.
Limitaciones del modelo
Este modelo tenía limitaciones que pudieron ser resueltas gracias a los avances científicos y tecnológicos:
- No lograba explicar por qué se mantenían unidas las cargas positivas en el núcleo del átomo, pues por ser todas iguales debían repelerse.
- Explicaba la estabilidad del átomo, considerando que los electrones con cargas negativas giraban alrededor de un núcleo positivo, en alguna ocasión, estos electrones perderían energía y colapsarían en contra del núcleo.
- Esta propuesta estuvo vigente durante poco tiempo, y luego fue sustituida por el modelo de Niels Bohr en el año 1913, el cual resolvió algunas de las limitantes, e incorporó la teoría desarrollada por Albert Einstein en 1905.
- Bohr desde su aporte fenomenológico, explicó que solamente unas cuantas órbitas de los electrones eran posibles, de tal manera que, el modelo de él resolvía el problema, postulando que los electrones no radian.
Dicho fenómeno que fue explicado por la mecánica cuántica, establece que la aceleración media del electrón deslocalizado es completamente nula.
¿Cuáles fueron las contribuciones de Rutherford al modelo atómico?
En primer lugar, contrastó al modelo de Thomson, que suponía que el átomo no es más que una esfera positiva con electrones de carga negativa incrustados sobre ella.
Por su parte, Rutherford estableció que el átomo posee carga positiva, estando esta concentrada en el núcleo, y los electrones se encuentran orbitando a su alrededor.
De esta manera, en caso de que el átomo tuviese la estructura propuesta por Thomson, las partículas positivas o alfa, al momento de atravesar la lámina de oro, deberían continuar su trayectoria o tal vez desviarse un poco.
Sin embargo, lo que sucedió es que se observaron desviaciones de las mismas de hasta 90 y 180 grados, lo cual demostró que el átomo tiene carga positiva en el centro, como lo proponía Rutherford y no cómo le proponía Thomson, quien decía que esta estaba distribuida en una esfera.
Esto fue comprobado cuando, después de surgir el modelo de Thomson, dos ayudantes de Rutherford, Marsden y Geiger en 1909 hicieron una investigación conocida como el experimento de la hoja de oro.
La misma demostró que el modelo del “pudín con las pasas” de Thomson estaba errado, y demostraron que el átomo poseía una estructura con carga positiva bastante fuerte.
Dicho experimento fue supervisado por Rutherford, y condujo importantes conclusiones, que culminaron con el modelo atómico de Rutherford, que fue presentado de forma oficial en el año 1911.
Unos cuantos intentos fueron necesarios
Estos experimentos se hicieron entre 1909 y 1913, en un laboratorio de física de la Universidad de Manchester, a cargo de dos científicos, Geiger y Marsden ayudantes de Rutherford y estando bajo la supervisión del mismo.
Así, este experimento fue muy importante ya que sus resultados condujeron a una nueva y revolucionaria visión sobre el modelo atómico.
Mientras tanto, el método experimental partía de láminas delgadas de oro, que serían bombardeadas con núcleos de helio en el laboratorio, específicamente partículas alfa que poseen carga positiva, calculando de esa manera los diferentes ángulos de desviación de las partículas al atravesar el oro.
No obstante, tal comportamiento, en algunas ocasiones, no logró alcanzar desviaciones de 90°. Por ende, no llegó a concordar con el modelo propuesto por Thomson dominante para la época.
Las partículas alfa eran átomos sin electrones, por lo cual, solamente tenían protones y neutrones y como consecuencia una carga positiva. De ser el modelo de Thomson correcto, las partículas alfa hubiesen podido atravesar los átomos de oro en línea recta.
Asimismo, para el estudio de la deflexión ocasionada por las partículas alfa, colocaron un filtro fluorescente, compuesto por sulfuro de zinc alrededor de la lámina de oro.
En esta, observaron que a pesar de que algunas partículas lograron atravesar los átomos de oro en línea recta, otras eran desviadas en diferentes direcciones.
Como consecuencia, los resultados del experimento hicieron concluir que el átomo poseía un centro con una carga positiva fuerte, que en el caso de que una partícula alfa intentara pasar, esta estructura era capaz de rechazarla.
