- Detalhe o modelo atômico de Rutherford, incluindo o experimento da folha de ouro e as conclusões sobre a estrutura do átomo. Quais foram as limitações desse modelo?
Passo 1
O enunciado pede para detalhar o modelo atômico de Rutherford, explicando como foi montado o experimento da folha de ouro e quais conclusões sobre a estrutura do átomo foram tiradas. Por fim, precisamos apontar as limitações desse modelo. Para isso, vamos revisar o arranjo experimental, os resultados principais e o que eles significam sobre o átomo.
Passo 2
No experimento da folha de ouro, Rutherford e colaboradores bombardearam uma finíssima folha de ouro com partículas
(núcleos de hélio, carregados positivamente) emitidas por uma fonte radioativa. Em volta da folha foi disposto um anteparo coberto por uma tela que cintilava toda vez que uma partícula
incidia. A expectativa, baseada no modelo de Thomson (“pudim de passas”), era que quase todas as partículas atravessassem com desvios muito pequenos.
Passo 3
Os resultados surpreenderam:
- A grande maioria das partículas
atravessou a folha praticamente sem desvio. - Algumas sofreram desvios grandes, até
. - Um número muito pequeno foi refletido quase de volta (desvio
).
Passo 4
A partir desses achados, Rutherford concluiu que:
- A maior parte do átomo é espaço vazio, pois as partículas atravessavam sem choque.
- Deve existir, no centro do átomo, um núcleo muito pequeno e denso, contendo toda a carga positiva e quase toda a massa do átomo. É esse núcleo que provoca os grandes desvios das partículas
. - Os elétrons, de carga negativa, estariam distribuídos ao redor desse núcleo.
Passo 5
Apesar de revolucionário, o modelo de Rutherford tinha limitações importantes:
- Não explicava por que os elétrons, em órbita ao redor do núcleo, não perdem energia e acabam colidindo com ele (em Física clássica eles iriam irradiar e decair).
- Não fornecia um mecanismo para os espectros atômicos observados experimentalmente (linhas de emissão e absorção).
- Não quantificava as órbitas eletrônicas nem introduzia nenhum princípio de quantização.
- Não considerava o comportamento quântico dos elétrons, necessário para explicar ligações químicas e propriedades mais finas dos átomos.
Resposta
O modelo de Rutherford descreve o átomo como um núcleo compacto, pesado e positivamente carregado, cercado por elétrons em um espaço predominantemente vazio. Esse modelo nasceu do experimento da folha de ouro, que mostrou trajetórias quase sem desvio para a maioria das partículas
, mas grandes deflexões para algumas, indicando um núcleo denso. As limitações desse modelo incluem a instabilidade clássica das órbitas eletrônicas (elétrons deveriam irradiar energia), a ausência de explicação para os espectros atômicos e a falta de quantização das órbitas — pontos que só foram resolvidos com o modelo de Bohr e, posteriormente, a mecânica quântica.