Como Rutherford interpretou as seguintes observações feitas durante seus experimentos de dispersão de partículas
? a) A maioria das partículas
não é muito desviada quando passava pela película de ouro. (b) Poucas partículas
eram desviadas com um ângulo muito grande. c) Por que o modelo nuclear de Rutherford é mais consistente com seus experimentos de dispersão de partículas
do que o de Thomson?
Passo 1
O enunciado nos pede para entender como Rutherford interpretou três observações em seu experimento de espalhamento de partículas
:
- (a) a maioria das partículas
não sofre grande desvio ao atravessar a película de ouro; - (b) poucas partículas
são desviadas por ângulos muito grandes; - (c) por que o modelo nuclear de Rutherford é mais compatível com esses resultados do que o modelo de Thomson.
Para resolver, vamos usar conceitos de eletrostática (força de Coulomb), geometria do espalhamento e noções de distribuição de carga nos átomos.
Passo 2
Interpretação da observação (a): “a maioria das partículas
não é muito desviada” indica que quase todo o volume do átomo não oferece forças elétricas fortes sobre as cargas positivas. Ou seja, o átomo é formado em grande parte por espaço vazio, permitindo que as partículas sigam praticamente em linha reta sem sofrer desvio apreciável.
Passo 3
Interpretação da observação (b): “poucas partículas são desviadas com ângulo muito grande” sugere que, em raras ocasiões, uma partícula
chega muito perto de uma região de carga positiva concentrada e sofre forte repulsão eletrostática. Esses grandes desvios acontecem apenas quando a distância de impacto é do mesmo tamanho da região onde está toda a carga positiva do átomo.
Passo 4
Comparação entre modelos (c):
- No modelo de Thomson (“pudim de passas”), a carga positiva está espalhada uniformemente pelo átomo, de modo que a força de repulsão sobre uma
seria sempre fraca e contínua. Isso não explicaria grandes desvios nem a passagem quase sem desvio da maioria das partículas. - No modelo nuclear de Rutherford, toda a carga positiva está concentrada num núcleo muito pequeno e denso. Partículas que passam longe do núcleo quase não são desviadas, enquanto as que se aproximam muito sofrem forte repulsão e saem num grande ângulo. Esse cenário reproduce exatamente as observações (a) e (b).
Resposta
a) A maioria das partículas não desvia muito porque o átomo é quase todo espaço vazio.
b) Poucas partículas desviam muito porque só aquelas que passam bem perto do núcleo — onde a carga positiva está concentrada — sofrem forte repulsão.
c) O modelo nuclear de Rutherford concentra toda a carga positiva em um núcleo pequeno, permitindo desvios grandes em colisões frontais e quase nenhum desvio nas demais, exatamente como observado; o modelo de Thomson, com carga espalhada, não consegue gerar esses grandes ângulos de espalhamento.
b) Poucas partículas desviam muito porque só aquelas que passam bem perto do núcleo — onde a carga positiva está concentrada — sofrem forte repulsão.
c) O modelo nuclear de Rutherford concentra toda a carga positiva em um núcleo pequeno, permitindo desvios grandes em colisões frontais e quase nenhum desvio nas demais, exatamente como observado; o modelo de Thomson, com carga espalhada, não consegue gerar esses grandes ângulos de espalhamento.