Enumere quais as falhas nos modelos atômicos de b) Rutherford
(Para cada modelo faça uma lista com as previsões e/ou as falhas, seja breve e objetivo, não confundir com o que cada modelo postula com as suas previsões ou falhas, se colocar só o que cada modelo postula, será considerada errada).
(Para cada modelo faça uma lista com as previsões e/ou as falhas, seja breve e objetivo, não confundir com o que cada modelo postula com as suas previsões ou falhas, se colocar só o que cada modelo postula, será considerada errada).
Passo 1
Beleza, então o enunciado é: “Enumere as falhas no modelo atômico de Rutherford.” Isso faz parte de Física Moderna (modelos atômicos) e a gente vai precisar entender um pouco de eletrodinâmica clássica (eletrons acelerados radiam energia), da lei de Coulomb e do conceito de estabilidade atômica. A partir do próximo passo, partimos de fato para listar essas falhas.
Passo 2
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Breve background do modelo de Rutherford
- Rutherford imaginou o átomo como um núcleo pequenino e positivo, com elétrons girando ao redor, tipo planetas em volta do Sol.
- A força que mantém o elétron em órbita é a força eletrostática de Coulomb:
ondeé a carga do núcleo e o raio da órbita.
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Por que isso dá ruim?
- Pela eletrodinâmica de Maxwell, carga acelerada emite radiação e perde energia. Um elétron girando tem aceleração centrípeta
, e a potência irradiada (fórmula de Larmor) é
- Como o elétron perde energia, a órbita dele vai encolhendo até colapsar no núcleo em frações de segundo. Resultado: não existe átomo estável!
- Pela eletrodinâmica de Maxwell, carga acelerada emite radiação e perde energia. Um elétron girando tem aceleração centrípeta
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Consequências práticas que o modelo não explica
- Espectro atômico: Rutherford não consegue explicar por que os átomos emitem linhas de cor bem definidas (espectro discreto). Se o elétron perdesse energia continuamente, teríamos um espectro contínuo.
- Estabilidade: átomos não explodem nem colapsam em milissegundos, mas o modelo prevê exatamente isso.
- Intensidades relativas das linhas: sem quantização, não há razão para certas linhas aparecerem mais fortes que outras.
Resposta
Lista das principais falhas do modelo de Rutherford:
- O elétron, por estar acelerado na órbita, deveria irradiar energia (Larmor:
) e colapsar no núcleo em tempos absurdamente curtos. - Não explica a estabilidade dos átomos nem por que eles não desabam.
- Não prevê o espectro atômico de linhas discretas; ao invés disso, sugeriria emissão contínua de energia.
- Falha ao justificar intensidades e posições específicas dessas linhas (sem quantização não dá para prever nada disso).