Átomos y Oro

En 1911, Rutherford y sus compañeros de trabajo Hans Geiger y Ernest Marsden iniciaron una serie de experimentos innovadores que cambiarían por completo el modelo aceptado del átomo. Bombardearon láminas muy delgadas de lámina de oro con partículas alfa de rápido movimiento.

Figura \(\pageIndex{2}\) (A) La configuración experimental para el experimento de lámina de oro de Rutherford: Un elemento radiactivo que emitía partículas alfa se dirigía hacia una delgada lámina de lámina de oro que estaba rodeada por una pantalla que permitiría la detección de las partículas desviadas. (B) De acuerdo con el modelo de pudín de ciruelas (top), todas las partículas alfa deberían haber pasado a través de la lámina de oro con poca o ninguna desviación. Rutherford descubrió que un pequeño porcentaje de partículas alfa se desviaban en ángulos grandes, lo que podría explicarse por un átomo con un núcleo muy pequeño, denso y cargado positivamente en su centro (parte inferior).

De acuerdo con el modelo atómico aceptado, en el que la masa y la carga de un átomo se distribuyen uniformemente por todo el átomo, los científicos esperaban que todas las partículas alfa pasaran a través de la lámina de oro con solo una ligera desviación o ninguna en absoluto. Sorprendentemente, como se muestra en la Figura \(\pageIndex{2}\) (mientras que la mayoría de las partículas alfa no fueron filtradas, un porcentaje muy pequeño (aproximadamente 1 de cada 8000 partículas) rebotó en la lámina de oro en ángulos muy grandes. Algunos incluso fueron redirigidos hacia la fuente. Ningún conocimiento previo los había preparado para este descubrimiento. En una famosa cita, Rutherford exclamó que era «como si se hubiera disparado un 15 pulgadas shell en un pedazo de papel y se volvió y golpeó.»

Rutherford necesitaba crear un modelo completamente nuevo del átomo para explicar sus resultados. Debido a que la gran mayoría de las partículas alfa habían pasado a través del oro, razonó que la mayor parte del átomo era espacio vacío. En contraste, las partículas que fueron altamente desviadas deben haber experimentado una fuerza tremendamente poderosa dentro del átomo. Concluyó que toda la carga positiva y la mayor parte de la masa del átomo deben concentrarse en un espacio muy pequeño en el interior del átomo, al que llamó núcleo. El núcleo es el núcleo pequeño, denso y central del átomo y está compuesto de protones y neutrones.

El modelo atómico de Rutherford se conoció como el modelo nuclear. En el átomo nuclear, los protones y neutrones, que comprenden casi toda la masa del átomo, se encuentran en el núcleo en el centro del átomo. Los electrones se distribuyen alrededor del núcleo y ocupan la mayor parte del volumen del átomo. Vale la pena enfatizar lo pequeño que es el núcleo en comparación con el resto del átomo. Si pudiéramos hacer explotar un átomo del tamaño de un gran estadio de fútbol profesional, el núcleo sería del tamaño de una canica.

El modelo de Rutherford demostró ser un paso importante hacia una comprensión completa del átomo. Sin embargo, no abordaba completamente la naturaleza de los electrones y la forma en que ocupaban el vasto espacio alrededor del núcleo. Por esta y otras ideas, Rutherford fue galardonado con el Premio Nobel de Química en 1908. Desafortunadamente, Rutherford habría preferido recibir el Premio Nobel de Física porque consideraba que la física era superior a la química. En su opinión, » Toda ciencia es física o coleccionismo de estampillas.”