Por volta de 1899 (antes da descoberta do núcleo atômico), Ernest Rutherford deu importantes contribuições para a descoberta das partículas alfa (
). No entanto,
acreditava-se inicialmente que tais partículas emitidas por alguns elementos radioativos eram átomos neutros de hélio (He). Pouco tempo depois, descobriu-se que as partículas a eram, na verdade, partículas carregadas positivamente. (a) Descreva brevemente o experimento proposto por Rutherford, no qual ele propôs que o átomo deveria apresentar uma região nuclear com carga positiva. (b) Se as partículas a fossem átomos neutros de He, seria possível observar os mesmos desvios obtidos por Rutherford? Justifique
acreditava-se inicialmente que tais partículas emitidas por alguns elementos radioativos eram átomos neutros de hélio (He). Pouco tempo depois, descobriu-se que as partículas a eram, na verdade, partículas carregadas positivamente. (a) Descreva brevemente o experimento proposto por Rutherford, no qual ele propôs que o átomo deveria apresentar uma região nuclear com carga positiva. (b) Se as partículas a fossem átomos neutros de He, seria possível observar os mesmos desvios obtidos por Rutherford? Justifique
Passo 1
Beleza, o enunciado pede duas coisas:
a) Descrever o experimento do Rutherford que mostrou que o átomo tem um núcleo denso e positivo.
b) Perguntar se, caso as partículas α fossem átomos neutros de hélio, veríamos os mesmos desvios.
O conteúdo é “modelo atômico e espalhamento eletrostático” (força de Coulomb). Vamos precisar entender como funcionava o montacena de Rutherford (fonte de α, lâmina de ouro, tela fluorescente) e a lei de Coulomb, que diz que duas cargas e
interagem com força
a) Descrever o experimento do Rutherford que mostrou que o átomo tem um núcleo denso e positivo.
b) Perguntar se, caso as partículas α fossem átomos neutros de hélio, veríamos os mesmos desvios.
O conteúdo é “modelo atômico e espalhamento eletrostático” (força de Coulomb). Vamos precisar entender como funcionava o montacena de Rutherford (fonte de α, lâmina de ouro, tela fluorescente) e a lei de Coulomb, que diz que duas cargas
Passo 2
Experimento na prática:
- Rutherford pegou uma fonte que emitia partículas α (carga
) em linha reta. - Colocou uma lâmina finíssima de ouro (átomos de ouro bem espalhados).
- Em volta, tinha uma tela fluorescente que piscava quando uma α acertava.
O que ele observou?
- Quase todas as α atravessavam sem mudar de rumo (tela piscava atrás).
- Algumas se desviavam num ângulo bonito (tela piscava nas laterais).
- Poucas ricocheteavam quase pra trás!
Passo 3
Teoria envolvida:
Se o átomo fosse “pudim de elétrons” (modelo de Thomson), as α sofreriam só desvio leve, porque a carga positiva estaria espalhada e fraca em cada pedacinho. Mas Rutherford viu desvios enormes (até 180°!), o que só faz sentido se toda a carga positiva estiver concentrada num lugar pequeníssimo e muito denso: o núcleo.
Aplicando Coulomb:
Se o átomo fosse “pudim de elétrons” (modelo de Thomson), as α sofreriam só desvio leve, porque a carga positiva estaria espalhada e fraca em cada pedacinho. Mas Rutherford viu desvios enormes (até 180°!), o que só faz sentido se toda a carga positiva estiver concentrada num lugar pequeníssimo e muito denso: o núcleo.
Aplicando Coulomb:
- Quando uma α chega pertinho do núcleo (que tem carga
), a força é enorme, empurrando a partícula pra longe, às vezes até pra trás. - Se estivesse espalhada,
seria pequena em cada região e não daria conta de fazer aquele ricochete.
Passo 4
Parte (b): e se α fosse átomo neutro de hélio?
Nesse caso, a carga líquida de α seria zero ( ), então a lei de Coulomb dá
Nesse caso, a carga líquida de α seria zero (
Ou seja, nenhuma força eletrostática atuaria. As partículas neutras iam passar direto pela folha de ouro sem nenhum desvio – nada de telas piscando nas laterais ou ricochetes.
Resposta
a) Rutherford disparou partículas α (carga
) contra uma lâmina fina de ouro e mediu onde elas apareciam na tela fluorescente ao redor. Viu que a maioria passava direto, mas algumas se desviavam muito e poucas voltavam pra trás. Isso só faz sentido se o átomo tiver um núcleo pequeno e denso com carga positiva que aplica uma grande força de Coulomb em distâncias próximas.
b) Se α fossem átomos neutros de hélio, não haveria interação eletrostática ( ), logo nenhum desvio seria observado.
b) Se α fossem átomos neutros de hélio, não haveria interação eletrostática (