2-Por que o modelo de “pudim de ameixas” de Thomson teve de ser descartado em prol de um modelo nuclear baseado no experimento realizado por Rutherford e seus colaboradores?

Passo 1

O enunciado pergunta por que o modelo atômico de “pudim de ameixas” de Thomson teve de ser abandonado em favor de um modelo nuclear, em função dos resultados experimentais de Rutherford e colaboradores. O conteúdo envolvido é a evolução dos modelos atômicos e a interpretação do espalhamento de partículas alfa.

Passo 2

No modelo de Thomson, o átomo é imaginado como uma esfera de carga positiva distribuída uniformemente, na qual ficam “incrustados” os elétrons (as “ameixas”). Esse arranjo gera um campo elétrico suave, de modo que uma partícula carregada que atravessasse o átomo sofreria apenas pequenas deflexões, pois a carga positiva não está concentrada em nenhum ponto.

Passo 3

No experimento de Rutherford, um feixe de \alpha-partículas (núcleos de \mathrm{He}^{2+}) incide sobre uma lâmina muito fina de ouro. Detectores em torno da lâmina registram o ângulo \theta de espalhamento de cada partícula. Observou-se que:
  1. A maior parte das \alpha-partículas atravessava quase sem desvio.
  2. Uma pequena fração sofria desvios muito grandes, chegando a \theta>90^\circ, e ocasionalmente voltava quase na direção de origem \theta\approx180^\circ.

Passo 4

Se a carga positiva estivesse espalhada como no modelo “pudim de ameixas”, as forças de repulsão seriam fracas em qualquer ponto e jamais gerariam desvios tão grandes. Em particular, calcular o potencial elétrico de uma distribuição uniforme mostra que o desvio máximo seria de poucas dezenas de graus, não \approx180^\circ. Logo, as grandes deflexões observadas não têm explicação naquele modelo.

Passo 5

Para explicar desvios próximos de \theta=180^\circ, é preciso supor que quase toda a massa e carga positiva do átomo esteja concentrada em um volume muito pequeno — o núcleo. Nesse cenário, quando uma \alpha-partícula se aproxima muito do núcleo, ela sofre forte repulsão e pode ser lançada quase de volta. A maior parte das partículas, passando longe do núcleo, quase não se desvia, compatível com a alta transparência observada.

Resposta

O modelo de Thomson foi descartado porque, ao prever apenas pequenas deflexões de partículas carregadas, não conseguia explicar o espalhamento a grandes ângulos (até \approx180^\circ) registrado por Rutherford. A existência de fortes deflexões só se justifica se a carga positiva estiver concentrada num núcleo denso, levando ao modelo nuclear do átomo.

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