segunda-feira, 9 de abril de 2012

Modelos Atômicos: Rutherford.

Chegamos ao modelo responsável por estabelecer aquele que considero o maior divisor de águas entre todos os modelos conhecidos.


Rutherford, um físico neozelandês que estudou a transmutação dos elementos, um fenômeno descoberto na última década do século XIX e ainda pouco explorado e conhecido até 1911.


Do pouco conhecido até então é o fato de que os elementos, quando transmutados, eram capazes de formar um novo elemento gasoso, o Hélio. Sua própria pesquisa mostrou que o gás nobre era proveniente da emissão de partículas dotadas de cargas positivas e que ionizavam o ar .

Por serem as primeiras envolvidas no processo a se tomar conhecimento, foram denominadas partículas alfa, em lembrança à primeira letra do alfabeto grego.


Em sua investigação, Rutherford procurou observar como tais partículas interagiam ao colidir contra superfícies sólidas. Para tal, montou a seguinte estrutura:


Uma amostra de material que sofre transmutação presa dentro de uma caixa de chumbo com um orifício de modo a direcionar todas as partículas alfa para uma (extremamente) fina folha de ouro.

Considerando o modelo padrão até então, átomos maciços não permitiriam a passagens de partículas por eles. Em uma folha de espessura mínima e material denso como o ouro, talvez passassem partículas alfa entre os átomos.

Mas, como sabemos, não foi bem assim que ocorreu:


Mais de 90% das partículas atravessaram a folha sem sofrer desvios, uma pequena parcela atravessou sofrendo desvios de ângulos inferiores a 90° e uma parcela diminuta não atravessou, como mostra a imagem acima.

Após o susto inicial, reprodução incessante do experimento para se ter a certeza de que não foi cagada alguma do estagiário e confirmação dos resultados, restava explicar tal característica, no mínimo, peculiar da matéria.

Sua conclusões:

¬ Espaços Vazios

Sim, muitos deles, quase a totalidade. Imagine uma parede de tijolos à sua frente:


Agora arremesse um milhão de bolas de tênis contra esta parede (sem errar) e veja menos de 10% delas baterem em tijolos, retornando contra você ou desviando simplesmente. Isso é muito, mas muito esquisito, pelo menos para a época.

¬ Espaços Não Vazios

Para sorte nossa, as partículas alfa têm em que acertar e desviar-se. Mesmo que este algo tenha volume ínfimo se comparado ao volume do átomo.

De posse da informação crucial de que as partículas alfa são eletricamente positivas, Rutherford concluiu corretamente que a parte do átomo responsável por desvios é também positiva.

Por uma questão de simetria, esta parte positiva, que também é a detentora da massa do átomo, deve localizar-se no centro de uma esfera, pois nenhuma evidência de que não é esférico foi apresentada. Sendo assim, tal parte foi denominada núcleo.

E os elétrons? Bom, eles não estão aí, devem circular ao redor do núcleo em órbitas desconhecidas, surgiu então a eletrosfera, refúgio dos elétrons.

¬ Prótons e Nêutrons

Mesmo com a descoberta do Nêutron em 1932, dizemos que o próton e o nêutron pertencem ao modelo de Rutherford.

E o átomo ganhou a seguinte forma:


E agora uma pergunta mais que pertinente. Se o átomo é repleto de espaços vazios, porque a matéria, como a conhecemos, é impenetrável? Ou seja, porque dois corpos não podem ocupar o mesmo lugar ao mesmo tempo?

Divirtam-se... ou não.








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