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Modelo Atômico de Rutherford

 

Modelo Atômico de Rutherford
Modelo Atômico de Rutherford

Rutherford realizou algumas experiências que levaram a uma mudança de ideias em torno do átomo.

Seu novo modelo descrevia o átomo como um minúsculo núcleo denso, carregado positivamente rodeado por elétrons, mais leves, carregados negativamente.

Outra maneira de pensar sobre este modelo foi que o átomo era considerado como um mini sistema solar onde os elétrons orbitavam o núcleo como os planetas que orbitam em torno do Sol.

Este modelo é por vezes conhecido como o modelo planetário do átomo.

Modelo Atômico de Rutherford - Definição

Modelo Atômico de Rutherford
Modelo Atômico de Rutherford

Modelo Atômico de Rutherford, também chamado de átomo nuclear ou modelo planetário do átomo, cuja descrição da estrutura dos átomos foi proposto em 1911 pelo físico nascido na Nova Zelândia Ernest Rutherford.

O modelo descrevia o átomo como um núcleo minúsculo e denso, carregado positivamente chamado de núcleo, em que quase toda a massa estava concentrada, em torno do qual a luz, componentes negativos, chamados de elétrons, faziam circular a uma certa distância, bem como os planetas giram em torno do Sol .

O núcleo foi postulado como pequenos e densos para explicar a dispersão de partículas alfa, como observado em uma série de experimentos realizados pelo graduado Ernest Marsden sob a direção de Rutherford e o físico alemão Hans Geiger em 1909.

Uma radioativa fonte capaz de emitir partículas alfa (isto é, partículas de carga positiva, idênticos ao núcleo do hélio átomo e 7.000 vezes mais massa do que elétrons) foi encerrado dentro de um protetor de chumbo escudo.

A radiação foi focado em um feixe estreito, depois de passar através de uma fenda em uma tela de chumbo.

Uma secção fina de folha de ouro foi colocado em frente da fenda, e uma tela revestida com zinco sulfureto para o tornar fluorescente serviu como um contador para detectar partículas alfa.

Como cada partícula alfa atingia a tela fluorescente, que iria produzir uma explosão de luz de cintilação de um chamado, o que era visível através de um microscópio de visualização ligado a parte de trás do ecrã. A tela em si era móvel, permitindo que Rutherford e seus associados pudessem determinar ou não se quaisquer partículas alfa estavam sendo desviado pela folha de ouro.

Foram observados que a maioria das partículas alfa passavam direto pela folha de ouro, o que implicou que os átomos são compostos de grandes quantidades de espaço aberto. Algumas partículas alfa foram ligeiramente desviado, sugerindo interações com outras partículas carregadas positivamente dentro do átomo.

Ainda outras partículas alfa foram espalhados em grandes ângulos, enquanto que um número muito reduzido, mesmo se recuperou em direção à fonte.

Só uma partícula alvo carregado positivamente e relativamente pesado, como o núcleo proposto, poderia explicar tal repulsão forte.

Os elétrons negativos equilibravam eletricamente a carga nuclear positiva foram considerados como viajando em órbitas circulares em torno do núcleo.

A força eletrostática de atração entre elétrons e núcleos foi comparada à força de atração gravitacional entre os planetas que giram e o Sol

O modelo de Rutherford suplantou o "Pudim de ameixa" modelo atômico do físico inglês Sir JJ Thomson, no qual os elétrons foram incluídos em um átomo com carga positiva como ameixas em um pudim.

Baseado inteiramente na clássica física, o próprio modelo de Rutherford foi substituído em poucos anos pela Modelo atômico de Bohr, que incorporou alguns início da teoria quântica.

Modelo Atômico de Rutherford - Definição

Modelo Atômico de Rutherford
Modelo Atômico de Rutherford

Os progressos da química, ao fim do século XVIII, haviam reedificado a teoria atômica sobre alicerces mais científicos do que as meras especulações de Demócrito.

Modelo Atômico de Rutherford
Ernest Rutherford (1871 - 1937)

Mas a concepção ainda era algo ingênua, como se cada átomo fosse apenas um pedacinho invisível de matéria, com as mesmas propriedades da substância em que estivesse integrado. Quase cem anos se passaram, antes que as propriedades do átomo começassem a ser desvendadas.

Em fins do século XIX, já se havia detectado a presença do elétron, partícula atômica dotada da menor quantidade de eletricidade, em termos absolutos.

Nessa altura das pesquisas, a pergunta maior era a seguinte: como estão dispostos e integrados no átomo esses misteriosos elétrons?

As respostas a essa e a muitas outras questões viriam a ser dadas por um físico neozelandês, que chegaria a provocar artificialmente a destruição e a transmutação de núcleos do átomo. Com seu trabalho, Ernest Rutherford deu importante contribuição para que a física atômica pudesse seguir o curso de evolução que a trouxe ao estágio de hoje.

Os primeiros tempos da vida de Rutherford enquadram-se no lugar-comum de tantas outras biografias de grandes personagens.

O pai, um escocês que emigrara para a Nova Zelândia, vivia de consertos de carruagens, na cidade de Nelson, quando Ernest nasceu, a 30 de agosto de 1871.

O futuro cientista era apenas o quarto filho do casal: outros nove viriam para onerar ainda mais o minguado orçamento da família.

Mas a Nova Zelândia era uma terra de novas oportunidades, nessa época. Num esforço empreendedor, o velho Rutherford conseguiu iniciar uma fiação de linho e com ela prosperou.

Não que enriquecesse.

Mas pôde dispor de recursos para custear a educação de alguns filhos, especialmente Ernest, que se destacava pela inteligência e versátil curiosidade: tanto obtinha boas notas em matemática, física e química, quanto em disciplinas literárias, especialmente latim, francês e inglês.

Durante toda a vida nutriu verdadeira paixão pela leitura.

Aos dezessete anos, entrou na Universidade da Nova Zelândia, no anexo conhecido como Christ Church College. As despesas com livros e subsistência eram garantidas por modesta bolsa de estudo, além da renda de aulas particulares que dava a companheiros mais atrasados.

Quase todas as suas preocupações eram voltadas para o estudo, com uma importante exceção: Mary Newton, filha da viúva que mantinha a pensão onde Ernest morava. Fora esse namoro, dividia seu tempo entre bibliotecas e laboratórios.

Interessado nas pesquisas de Hertz sobre ondas eletromagnéticas, montou algumas geringonças num canto da cantina universitária e tanto mexeu com os aparelhos rudimentares, que acabou colhendo material para alguns artigos, publicados por periódicos científicos da época.

Mas a Nova Zelândia, decididamente, não tinha muito a oferecer ao jovem cientista. A pesquisa científica moderna, de crescente complexidade, exigia equipamento caro, livros de circulação limitada, ambiente de colegas especializados.

As grandes descobertas e as grandes invenções tendiam cada vez mais a surgir junto às grandes concentrações econômicas, em torno das quais desenvolveram-se os mais importantes centros científicos.

Para sua sorte, Rutherford teve oportunidade de acesso a um desses centros. O Príncipe Albert, marido da Rainha Vitória, tinha a preocupação de projetar-se como elemento atuante, para desfazer a tradicional imagem do príncipe consorte, tido corno personagem meramente figurativo.

Dentro desse programa, ofereceu uma cátedra a jovens cientistas no Trinity College, da Inglaterra. Rutherford, recentemente diplomado mas já possuidor de certa reputação, candidatou-se ao lugar e foi escolhido. Para a longa viagem de Ernest, o pai teve que contrair dívidas e financiar parte do empreendimento.

Em 1893, com 22 anos, Rutherford já se aprofundava em matemática e física, sob a orientação de J. J. Thomson, descobridor do elétron.

Modelo Atômico de Rutherford
Rutherford em seu laboratório

Na época, uma equipe de cientistas do Laboratório Cavendish pesquisava o novo e fascinante mundo das radiações. Os raios X haviam sido descobertos recentemente por Roentgen e, em 1896, Becquerel havia relatado suas descobertas relativas a misteriosas radiações que emanavam de certos elementos.

Ao estudar as radiações do urânio, Rutherford descobriu que elas eram de pelo menos duas naturezas diferentes, pois o feixe se bipartia ao passar por um campo magnético e cada parte seguia então sentido oposto ao da outra.

Propôs que elas fossem designadas como radiação alfa e radiação beta, denominações que se mantêm ainda hoje.

O fato de serem sensíveis à ação magnética sugeria que essas radiações fossem constituídas por feixes de partículas carregadas eletricamente, uma pista fundamental para estudos posteriores.

A descoberta ampliou o prestígio científico de Rutherford e resultou na conquista da cátedra de Física na Universidade McGill, do Canadá. Com a situação financeira melhorada e consolidada, Ernest pôde desposar, em 1900, a noiva neozelandesa que o esperava desde os tempos de estudante universitário.

Entretanto, novas radiações iam sendo descobertas.

Por exemplo, as do tório, que eram particularmente desconcertantes: ao contrário do que se verificava nos casos do óxido de urânio e da pechblenda, as radiações do tório não pareciam afetadas pela ação de campos magnéticos.

Eram radiações eletromagnéticas, como a luz e os raios X. Esse tipo de radiação recebeu o nome de raios gama, por sua descoberta ter sucedido à dos raios alfa e beta.

A respeito dos raios gama, Rutherford formulou a hipótese de que a radiatividade, afinal, não se tratava de um fenômeno comum a todos os átomos, mas somente aos de certa categoria, que se desgastavam continuamente, ao perderem energia com as partículas emitidas.

Essa transformação de teor energético de tais átomos, naturalmente, implicava a idéia de que os elementos radiativos, com o passar do tempo, transmutavam-se em outros elementos, de massa atômica mais baixa. Para verificação dessa revolucionária concepção da radiatividade, Rutherford empreendeu numerosas experiências, em colaboração com Soddy.

De tais estudos resultou o livro Radiatividade, tratado fundamental dos problemas referentes ao assunto, verdadeiro marco na história do progresso científico.

Coberto de prestígio, Rutherford recebeu convites que lhe permitiram deixar o Canadá e voltar à Inglaterra, onde assumiu a direção do laboratório universitário de Manchester, então um dos mais bem aparelhados do mundo.

Aí, a partir de 1907, pôde colaborar com outros físicos de renome, entre eles H. Geiger, inventor do famoso detetor de partículas ionizantes, que leva seu nome.

O fim do século XIX e início do século XX constituíram um tempo de seguidas revoluções científicas. No apogeu do colonialismo, a Europa atravessava uma fase de prosperidade econômica, que permitia a aplicação de recursos econômicos para sustento de cientistas e financiamento de pesquisas.

Pierre e Maríe Curie haviam isolado o rádio e descoberto o polônio, dois produtos da desintegração natural de átomos de elementos de maior massa.

Para Rutherford, isso equivalia à descoberta de dois degraus de uma longa escada: à medida que ia emitindo radiação, o urânio deveria converter-se progressivamente em outros elementos; um era o rádio, o outro o polônio. E os demais? Onde terminaria, se é que de fato terminava, a escala de desintegrações sucessivas?

Rutherford e seus colaboradores iniciaram estudos a respeito e, em poucos meses, conseguiram descrever todas as famílias radiativas.

No degrau mais alto, o urânio; no mais baixo de todos, o chumbo, em que já não mais existia radiatividade. Entre esses dois extremos, todos os elementos radiativos intermediários, resultantes da "degradação" radiativa, isto é, da desintegração.

Foi um importante trabalho, que resultou no reconhecimento universal do mundo científico e na maior recompensa que se pode dar a um pesquisador, o prêmio Nobel de Física, conferido a Rutherford em 1908.

Mas, ao contrário do que ocorreu a tantos outros cientistas, o Prêmio Nobel não marcou o coroamento da carreira de Rutherford. Suas maiores contribuições ainda estavam por vir.

Modelo Atômico de Rutherford
Experiência de Rutherford - tela de cintilação

Em 1908, Rutherford realizou uma famosa experiência, na qual bombardeou com partículas alfa uma folha de ouro delgadíssima.

Verificou que a grande maioria das partículas atravessava a folha sem se desviar. Concluiu, com base nessas observações e em cálculos, que os átomos de ouro - e, por extensão, quaisquer átomos - eram estruturas praticamente vazias, e não esferas maciças.

Numa minúscula região de seu interior estaria concentrada toda a carga positiva, responsável pelo desvio de um pequeno número de partículas alfa.

Distante dessa região, chamada núcleo, circulariam os elétrons.

Isso convenceu Rutherford de que o átomo deveria ser um sistema semelhante ao solar: um núcleo central grande, rodeado de partículas móveis. Esse é o famoso modelo atômico de Rutherford.

Modelo Atômico de Rutherford
Modelo atômico de Rutherford

Baseado na concepção de Rutherford, o físico dinamarquês Niels Bohr idealizaria mais tarde um novo modelo atômico.

Com o advento da Primeira Guerra Mundial, Rutherford interrompeu seus trabalhos. Enquanto muitos de seus alunos e colaboradores foram convocados, ele próprio teve que se ocupar com pesquisas de objetivo militar, a serviço do Almirantado Britânico, setor de guerra anti-submarina.

Só depois da guerra foi que o cientista retomou seus estudos a respeito do núcleo do átomo. Mais experiente nas manipulações com partículas alfa, acabou por realizar um velho sonho dos alquimistas, o da conversão de um elemento natural em outro.

Ao converter nitrogênio em oxigênio, por bombardeamento eletrônico, Rutherford conseguia realizar a primeira transmutação provocada artificialmente.

Modelo Atômico de Rutherford
Equipamento utilizado por Rutherford

Rutherford viveu numa época em que a tecnologia ainda não havia assumido a importância que tem hoje. Pensava-se em ciência ainda com certo romantismo. Os cientistas ainda não sofriam o peso das solicitações de ordem prática, tal como atualmente acontece.

Como Einstein e outros contemporâneos, Rutherford viveu bastante despreocupado em relação a problemas individuais, num estilo de dignidade afável, sempre mantendo um moderado senso de humor.

Quando morreu, a 19 de outubro de 1937, muitos foram os que lembraram, nos necrológios, o que dele haviam dito anos antes: "Sempre carregou a glória com indiferença".

Modelo Atômico de Rutherford - O que é

Modelo Atômico de Rutherford
+ Núcleo
- Eletron

Em muitos aspectos, o modelo de Rutherford do átomo é o modelo clássico do átomo, mesmo que ele não é mais considerado uma representação precisa.

O modelo de Rutherford mostra que um átomo é principalmente espaço vazio, com os elétrons em órbita de um núcleo fixo, carregado positivamente no conjunto, os caminhos previsíveis.

Este modelo de átomo foi desenvolvido por Ernest Rutherford, no início de 1900.

Rutherford passou a maior parte de sua carreira acadêmica pesquisando aspectos da radioatividade, e em 1908, ganhou o Prêmio Nobel por suas descobertas relacionadas com a radioatividade.

Foi depois disso que Rutherford começou a desenvolver o seu modelo do átomo.

Fonte: www.britannica.com/br.geocities.com/study.com

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