Modelo atómico de Rutherford

Modelo atómico de Rutherford

Ernest Rutherford, uno de los más prestigiosos científicos de la historia, realizó importantes estudios sobre la radiactividad, que había sido descubierta recientemente por A. Becquerel, y consiguió demostrar que las radiaciones alfa eran núcleos de átomos de He. Estos estudios sobre la radiactividad le valieron el premio Nobel de Química en 1908.

En 1911 propuso un modelo nuclear del átomo, basándose en las experiencias realizadas por H. Geiger y E. Marsden, en el laboratorio que él dirigía.

En el modelo atómico de Rutherford, el átomo se considera como una especie de sistema planetario, con el núcleo (con los protones) en el centro y los electrones girando alrededor.

Los electrones giran a gran distancia del núcleo, por lo cual, el átomo está prácticamente vacío y el núcleo ocupa un volumen unas cien mil veces menor que el volumen atómico.

Sin embargo, la masa de los protones que se encuentra en el núcleo, no es suficiente para justificar la masa que tienen los átomos; así, por ejemplo, de las 4 u del átomo de He, los protones sólo justifican la mitad de esta masa. Para explicar esto, Rutherford supuso que en el núcleo existen otras partículas con una masa parecida a la del protón, pero sin carga eléctrica, y las llamó neutrones.

Hasta el año 1932 no se descubrió el neutrón. Fue J. Chadwick quien, trabajando en la radiactividad artificial, consiguió identificarlo.

Rutherford, para explicar la estabilidad del átomo, supuso que la fuerza centrípeta, causante del movimiento de los electrones alrededor del núcleo, es debida a la fuerza de atracción eléctrica.

Algunos cuerpos, al ser bombardeados con partículas radiactivas, emiten otras partículas que no tienen carga y que se pueden detectar por sus efectos secundarios. Así, si con estas partículas sin carga se bombardea un fragmento de parafina, se eliminan protones de ésta; por tanto, las partículas que impactan sobre la parafina han de tener una masa similar a la de los protones. Estas partículas, anteriormente supuestas por Rutherford, son los neutrones. Su descubrimiento le valió a Chadwick el premio Nobel de Física en el año 1935.

 

Número atómico es el número de protones que tiene un átomo y es característico de cada elemento químico. Se representa por Z.

Número músico es la suma del número de protones y de neutrones que tiene un átomo. Se representa por A.

Inconvenientes del modelo de Rutherford

El átomo de Rutherford tenía dos graves inconvenientes.

Uno era que contradecía las leyes electromagnéticas de J. C. Maxwell, según las cuales una partícula cargada, cuando posee aceleración, emite energía en forma de radiación. El electrón es una partícula cargada que gira alrededor del núcleo, por lo cual tiene aceleración, y en su giro debería emitir energía en forma de onda electromagnética; esta energía la emitiría a costa de su energía cinética, que iría disminuyendo hasta que al final el electrón caería en el núcleo; de esta forma, los átomos dejarían de existir.
Otro inconveniente era que no explicaba los espectros atómicos, los cuales están formados por ciertas rayas luminosas de unas frecuencias determinadas. De acuerdo con este modelo atómico, los espectros deberían ser continuos, puesto que el electrón debería emitir energía de forma continuada.