Su desarrollo de la teora nuclear de la estructura atmica.
Rutherford afirm que un tomo est constituido en gran medida por
espacio vaco, con un ncleo con carga positiva en el centro, en
torno al cual orbitan los electrones, cargados negativamente.
Bombardeando gas nitrgeno con partculas alfa (partculas nucleares
emitidas en procesos radiactivos), Rutherford logr transformar un
tomo de nitrgeno en un tomo de oxgeno y otro de hidrgeno. Este
experimento fue un primer estmulo para el desarrollo de la energa
nuclear, que se libera en cantidades enormes por la desintegracin
nuclear.La Teora Atmica se basa en la suposicin de que la materia
no es continua, sino que est formada por partculas distintas. Esta
teora describe una parte de nuestro mundo material a la que no es
posible acceder por observacin directa, y permite explicar las
propiedades de las explicar las propiedades de las diversas
sustancias.
El concepto de tomo ha ido pasando por diversas concepciones,
cada una de las cuales explic en su momento todos los datos
experimentales de que se dispona, pero con el tiempo fue necesario
modificar cada modelo para adaptarlo a los nuevos datos. Cada
modelo se apoya en los anteriores, conservando determinados
aspectos y modificando otros.
La primera teora cientfica sobre el tomo fue propuesta por John
Dalton a principios del siglo XIX, y a partir de ah se fueron
proponiendo diversos modelos, entre los que est el modelo de
Rutherford.
ANTECEDENTES DEL MODELO ATOMICO DE RUTHERFORD
Cinco siglos antes de Cristo, los filsofos griegos se
preguntaban si la materia poda ser dividida indefinidamente o si
llegara a un punto, que tales partculas, fueran indivisibles. Es
as, como Demcrito formula la teora de que la materia se compone de
partculas indivisibles, a las que llam tomos (del griego tomos,
indivisible).En 1803 el qumico ingls John Dalton propone una nueva
teora sobre la constitucin de la materia. Segn Dalton toda la
materia se poda dividir en dos grandes grupos: los elementos y los
compuestos. Los elementos estaran constituidos por unidades
fundamentales, que en honor a Demcrito, Dalton denomin tomos. Los
compuestos se constituiran de molculas, cuya estructura viene dada
por la unin de tomos en proporciones definidas y constantes. La
teora de Dalton segua considerando el hecho de que los tomos eran
partculas indivisibles.Hacia finales del siglo XIX, se descubri que
los tomos no son indivisibles, pues se componen de varios tipos de
partculas elementales. La primera en ser descubierta fue el electrn
en el ao 1897 por el investigador Sir Joseph Thomson, quin recibi
el Premio Nobel de Fsica en 1906. Posteriormente, Hantaro Nagaoka
(1865-1950) durante sus trabajos realizados en Tokio, propone su
teora segn la cual los electrones giraran en rbitas alrededor de un
cuerpo central cargado positivamente, al igual que los planetas
alrededor del Sol. Hoy da sabemos que la carga positiva del tomo se
concentra en un denso ncleo muy pequeo, en cuyo alrededor giran los
electrones.El ncleo del tomo se descubre gracias a los trabajos
realizados en la Universidad de Manchester, bajo la direccin de
Ernest Rutherford entre los aos 1909 a 1911. El experimento
utilizado consista en dirigir un haz de partculas de cierta energa
contra una plancha metlica delgada, de las probabilidades que tal
barrera desviara la trayectoria de las partculas, se dedujo la
distribucin de la carga elctrica al interior de los tomos.
MODELO ATOMICO DE RUTHERFORD
Basado en los resultados de su trabajo, que demostr la
existencia del ncleo atmico, Rutherford sostiene que casi la
totalidad de la masa del tomo se concentra en un ncleo central muy
diminuto de carga elctrica positiva. Los electrones giran alrededor
del ncleo describiendo rbitas circulares. Estos poseen una masa muy
nfima y tienen carga elctrica negativa.
Para Ernest Rutherford, el tomo era un sistema planetario de
electrones girando alrededor de un ncleo atmico pesado y con carga
elctrica positiva.
El modelo atmico de Rutherford puede resumirse de la siguiente
manera:
El tomo posee un ncleo central pequeo, con carga elctrica
positiva, que contiene casi toda la masa del tomo.
Los electrones giran a grandes distancias alrededor del ncleo en
rbitas circulares.
La suma de las cargas elctricas negativas de los electrones debe
ser igual a la carga positiva del ncleo, ya que el tomo es
elctricamente neutro.
EXPERIMENTO DE RUTHERFORD
El experimento de Rutherford, tambin llamado "experimento de la
lmina de oro", fue realizado por Hans Geiger y Ernest Marsden en
1909, bajo la direccin de Ernest Rutherford en los Laboratorios de
Fsica de la Universidad de Manchester.El experimento consisti en
"bombardear" con un haz de partculas alfa una fina lmina de metal y
observar cmo las lminas de diferentes metales afectaban a la
trayectoria de dichos rayos.Las partculas alfa o rayos alfa () son
ncleos totalmente ionizados de Helio-4 (4He) (sin su envoltura de
electrones correspondiente), que se obtenan de la desintegracin de
una sustancia radiactiva, el polonio. Para obtener un fino haz se
coloc el polonio en una caja de plomo, el plomo detiene todas las
partculas, menos las que salen por un pequeo orificio practicado en
la caja. Perpendicular a la trayectoria del haz se interpona la
lmina de metal. Y, para la deteccin de trayectoria de las
partculas, se emple una pantalla con sulfuro de zinc que produce
pequeos destellos cada vez que una partcula alfa choca con l.
ASPECTOS IMPORTANTES
Los aspectos ms importantes del Modelo atmico de Ernest
Rutherford son:
El tomo posee un ncleo central en el que su masa y su carga
positiva.
El resto del tomo debe estar prcticamente vaco, con los
electrones formando una corona alrededor del ncleo.
La neutralidad del tomo se debe a que la carga positiva total
presente en el ncleo, es igualada por el nmero de electrones de la
corona.
Cuando los electrones son obligados a salir, dejan a la
estructura con carga positiva (explica los diferentes rayos).
El tomo es estable, debido a que los electrones mantienen un
giro alrededor del ncleo, que genera una fuerza centrfuga que es
igualada por la fuerza elctrica de atraccin ejercida por el ncleo,
y que permite que se mantenga en su rbita.
RESULTADOS DEL EXPERIMENTO
Con su experimento Rutherford demostr, que la dispersin de
partculas alfa con carga positiva, era ocasionada por repulsin de
centros con carga positiva en la placa de oro, igualmente se cumpla
con placas de metales distintos, pudindose concluir que cada tomo
contena un centro de masa diminuto con carga positiva que denomino
ncleo atmico. La mayora de las partculas alfa atraviesan las placas
metlicas sin desviarse, porque los tomos estn constituidos, en su
mayora, por espacios vacos colonizados tan slo por electrones muy
ligeros. Las pocas partculas que se desvan son las que llegan a las
cercanas de ncleos metlicos pesados con cargas altas.
Gracias a estos desarrollos experimentales de Rutherford, ste
pudo determinar las magnitudes de las cargas positivas de los
ncleos atmicos. Los clculos que se basan en los resultados del
experimento indican que el dimetro de la "porcin desocupada" del
tomo es de 10.000 a 100.000 veces mayor que el dimetro del
ncleo.
FALLOS DEL EXPERIMENTO
Los fallos del modelo de Rutherford son los siguientes:1. Se
contradeca con las leyes del electromagnetismo de Maxwell, las
cuales estaban ampliamente comprobadas mediante numerosos datos
experimentales. Segn las leyes de Maxwell, una carga elctrica en
movimiento (como es el electrn) debera emitir energa continuamente
en forma de radiacin y segn Rutherford, el movimiento de los
electrones supona una prdida continua de energa, con lo que llegara
un momento en que el electrn caera sobre el ncleo, ocasionando un
choque entre le electrn y el ncleo y la materia se destruira; esto
debera ocurrir en un tiempo muy breve.
2. No explicaba los espectros atmicos. En 1885, Balmer haba
demostrado que los tomos cuando emiten radiacin lo hacen de forma
discontinua, es decir, se obtiene un espectro discreto. Cualquier
modelo atmico tendra que explicar este hecho, y el de Rutherford no
estaba en concordancia con ello.Sin embargo, este modelo sirvi de
base para el modelo propuesto por su discpulo Neils Bohr, marcando
el inicio del estudio del ncleo atmico, por lo que a Rutherford se
le conoce como el padre de la era nuclear
CONCLUSIONES
En 1.909, Ernest Rutherford (1.871-1.937) , propuso un modelo
atmico conocido como el tomo nuclear: los tomos poseen un centro de
carga positiva llamado ncleo atmico, en el cual se concentra la
mayor parte de la masa del tomo y donde se encuentran los protones;
los electrones se mueven en rbitas alrededor del ncleo dejando
espacios relativamente grandes y formando una corona electrnica. La
carga negativa de los electrones contrarresta la carga positiva del
ncleo, por lo que el tomo es elctricamente neutro.
Para analizar cul era la estructura del tomo, Rutherford dise un
experimento. El experimento consista en bombardear una fina lmina
de oro con partculas alfa (ncleos de helio).
Experimento realizado por Rutherford. consista en bombardear una
lmina de oro con partculas alfa producentes de una fuente
radiactiva, y colocaron una pantalla de Zinc por detrs de la lmina
de oro para as poder observar la dispersin de las partculas.
El experimento demostr que la dispersin de las partculas alfa
con carga positiva era producida por la repulsin de centros
negativos dentro de la placa de oro (tambin se cumple con el resto
de los metales, no solo con el oro).
Concluy que cada tomo contena un centro diminuto con carga
positiva
