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:
  1. O átomo é formado quase todo por espaço vazio (por isso a maior parte das partículas passa reto).
  2. 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.
  3. 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:
  1. Átomos são quase totalmente vazios.
  2. Têm um núcleo pequeno, denso e positivamente carregado.
  3. 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.

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