Em 1911 Ernest Marden e Johannes Geiger, sob orientação de Ernest Rutherford bombardearam uma placa de ouro com radiação gama e notaram que a radiação, em quase totalidade, atravessava a placa sem desvios. Quais conclusões eles puderam tirar deste experimento? Como a partir destas conclusões se chegou ao modelo atômico do Rutherford? Como era descrito este modelo atômico?
Passo 1
Beleza, o enunciado pergunta quais conclusões Marden e Geiger tiraram ao bombardear uma lâmina de ouro com raios γ (ou melhor, partículas α no experimento clássico de Rutherford), como essas conclusões levaram ao modelo atômico de Rutherford e como esse modelo era descrito. O conteúdo aqui envolve espalhamento de partículas, estrutura atômica e a ideia de núcleo. Vamos precisar entender o que significa desvio de partículas pelo campo elétrico nuclear e comparar com o modelo de “pudim de passas” de Thomson para ver o porquê da mudança.
Passo 2
Primeiro, o que os caras viram no experimento:
- Quase todas as partículas atravessavam a lâmina sem sofrer desvios significativos.
- Algumas sofriam pequenos desvios.
- Pouquíssimas eram refletidas para trás (até 180°!).
Esses resultados não batiam com o modelo de Thomson, que tratava o átomo como uma esfera positiva difusa com elétrons “embutidos”. Se a carga positiva fosse espalhada, as partículas α deveriam sofrer desvios pequenos e uniformes, mas não eram raras as deflexões grandes.
Passo 3
A partir daí, eles concluíram o seguinte:
- O átomo é formado quase todo por espaço vazio (por isso a maior parte das partículas passa reto).
- Existe uma região minúscula, densa e com carga positiva concentrada (o núcleo) – só ali é que o campo elétrico é forte o bastante para desviar muito as partículas.
- Quase toda a massa do átomo está nesse núcleo, já que só uma parte minúscula consegue dar conta do choque “de volta”.
Passo 4
Com essas conclusões, Rutherford propôs um novo modelo:
- O átomo tem um núcleo central, com carga +Ze (Z = número de prótons) e praticamente toda sua massa.
- Os elétrons, com carga –e, giram em volta desse núcleo, presos pela atração coulombiana.
- Fora do núcleo fica um “vazio” enorme em escala atômica, explicando as passagens quase sem desvio.
Em termos mais visuais, é como um mini sistema solar, onde o núcleo seria o “Sol” e os elétrons seriam planetas, mas com forças elétricas em vez de gravitacionais.
Resposta
As conclusões do experimento de Geiger e Marden foram:
- Átomos são quase totalmente vazios.
- Têm um núcleo pequeno, denso e positivamente carregado.
- A massa atômica está praticamente toda no núcleo.
Com isso, Rutherford desenhou um modelo atômico em que elétrons orbitam esse núcleo, que concentra carga positiva e massa, plenamente explicando os desvios observados.