Spieghiamo cos'è il modello atomico di Rutherford e i suoi principali postulati. Inoltre, come è stato l'esperimento di Rutherford.
Qual è il modello atomico di Rutherford?
Il modello atomico di Rutherford, come suggerisce il nome, era uno dei modelli proposti per spiegare il struttura interno di atomo. Nel 1911 il chimico e fisico britannico Ernest Rutherford propose questo modello basandosi sui risultati del suo sperimentazione con foglia d'oro.
Questo modello ha costituito una rottura con modelli precedenti come il modello atomico Dalton e il modello atomico Thompson, e un passo avanti rispetto al modello attualmente accettato.
Nel suo modello atomico, Rutherford propose che gli atomi avessero un nucleo centrale dove la più alta percentuale di loro massa. Inoltre, secondo questa teoria, questo nucleo ha una carica elettrica positiva ed è orbitato da particelle di carica opposta e di dimensioni più piccole (elettroni).
Secondo le sue considerazioni, l'atomo operava come un Sistema solare di elettroni in orbita attorno a un nucleo atomico più pesante, come fanno i pianeti intorno al sole.
Il modello atomico di Rutherford può essere riassunto nelle seguenti tre proposizioni:
- La maggior parte della massa atomica è concentrata nel nucleo, che è sempre più grande. peso rispetto al resto del particelle, e dotato di carica elettrica positiva.
- Intorno al nucleo e a grande distanza da esso sono le elettroni, con carica elettrica negativa, che lo orbitano in traiettorie circolari.
- La somma delle cariche elettriche positive e negative di un atomo dovrebbe dare come risultato zero, cioè dovrebbero essere uguali, in modo che l'atomo sia elettricamente neutro.
Rutherford non solo propose questa struttura per l'atomo, ma ne calcolò anche la dimensione e la confrontò con la dimensione del nucleo, e arrivò al conclusione che buona parte della composizione dell'atomo è spazio vuoto.
Questo modello, invece, presenta alcune limitazioni che potrebbero essere risolte con l'avanzare della conoscenza e il tecnologia:
- Non si spiegava come fosse possibile che un insieme di cariche positive fosse tenuto insieme nel nucleo atomico, poiché dovrebbero respingersi, poiché sono tutte cariche dello stesso segno.
- La stabilità dell'atomo non si spiegava, perché se si considerano gli elettroni di carica negativa che ruotano attorno al nucleo positivo, ad un certo punto questi elettroni hanno dovuto perdere Energia e crollare contro il nucleo.
Il modello atomico di Rutherford rimase in vigore per breve tempo, e fu sostituito dal modello atomico proposto dal fisico danese Niels Bohr nel 1913, in cui furono risolte alcune limitazioni e vennero incorporate le proposte teoriche sviluppate da Albert Einstein nel 1905.
L'esperimento di Rutherford
Il metodo sperimentale di Rutherford iniziò con diversi fogli sottili d'oro che sarebbero stati bombardati in laboratorio con nuclei di elio (particelle alfa, che hanno una carica positiva), misurando così gli angoli di deflessione del fascio di particelle quando passava attraverso l'oro.
Questo comportamento, che a volte raggiungeva deviazioni fino a 90°, non concordava con il modello atomico proposto da Thompson, allora prevalente.
Il modello di Thompson propone che l'atomo sia una sfera positiva, con elettroni caricati negativamente incorporati in essa. Per questo motivo il modello assomiglia a un budino con uvetta: il budino sarebbe l'atomo e l'uvetta sarebbero gli elettroni.
D'altra parte, il modello di Rutherford afferma che l'atomo ha la carica positiva concentrata nel nucleo e gli elettroni orbitano attorno ad esso. Se l'atomo avesse la struttura proposta da Thompson, le particelle alfa (positive), quando passano attraverso la lamina d'oro, dovrebbero seguire le loro traiettorie o deviare molto poco. Tuttavia, ciò che è successo è che sono state osservate deviazioni di queste particelle fino a 90 e 180 °, il che ha mostrato che l'atomo, infatti, ha la carica positiva concentrata nel suo centro (come proposto da Rutherford) e non distribuita in una sfera. ( come proposto da Thompson).