1º Ano Ensino Médio - Noturno - Modelo atômico de Rutherford.

TEMA: Rutherford

Conceitos Básicos

Em 1911, Rutherford fez uma experiência muito importante, que veio alterar e melhorar profundamente a compreensão do modelo atômico. Resumidamente, a experiência é descrita a seguir:

Analisando a figura 1, vemos então que um pedaço do metal polônio emite um feixe de partículas alfa (α), que atravessa uma lâmina finíssima de ouro. Rutherford observou, então, que a maior parte das partículas α atravessava a lâmina de ouro como se esta fosse uma peneira; apenas algumas partículas desviavam ou até mesmo retrocediam.

Rutherford viu-se obrigado a admitir que a lâmina de ouro não era constituída de átomos maciços e justapostos, como pensaram Dalton e Thomson. Ao contrário, ela seria formada por núcleos pequenos, densos e positivos, dispersos em grandes espaços vazios, como esquematizados a seguir:

Os grandes espaços vazios explicam por que a grande maioria das partículas α não sofrem desvios. Entretanto, lembrando que as partículas α são positivas, é fácil entender que: no caso de uma partícula α passar próximo de um núcleo (também positivo), ela será fortemente desviada; no caso extremo de uma partícula α chocar diretamente com um núcleo, ela será repelida para trás. 

Surge, porém, uma pergunta: se o ouro apresentasse núcleos positivos, como explicar o fato de a lâmina de ouro ser eletricamente neutra? Para completar seu modelo, Rutherford imaginou que ao redor do núcleo estavam girando os elétrons. 

Sendo negativos, os elétrons iriam contrabalançar a carga positiva do núcleo e garantir a neutralidade elétrica do átomo. 

Sendo muito pequenos e estando muito afastados entre si, os elétrons não iriam interferir na trajetória das partículas α. Em resumo, o átomo seria semelhante ao sistema solar: o núcleo representaria o Sol; e os elétrons seriam os planetas, girando em órbitas circulares e formando a chamada eletrosfera. 

Hoje, sabemos que o tamanho do átomo é 10.000 a 100.000 vezes maior que o de seu núcleo. Para efeito de comparação, podemos imaginar o núcleo atômico como sendo uma formiga no centro de um estádio como o Maracanã (observe que o modelo apresentado acima está totalmente fora de proporção, pois o núcleo representado é enorme em relação ao tamanho do átomo). 

No modelo atômico de Rutherford surgiu, porém, uma dúvida muito importante: se o núcleo atômico é formado por partículas positivas, por que essas partículas não se repelem e o núcleo não desmorona? A resposta veio em 1932, quando o cientista James Chadwick verificou que o núcleo do elemento berílio radioativo emite partículas sem carga elétrica e de massa praticamente igual à dos prótons. 

Essa partícula foi denominada nêutron — confirmando-se assim a existência da terceira partícula subatômica. De certa maneira, os nêutrons “isolam” os prótons, evitando suas repulsões e o consequente “desmoronamento” do núcleo.

Limitações do modelo Atômico Rutherford 

Muitos físicos apontaram alguns problemas no modelo proposto por Rutherford: 

•  1º problema: como seria possível um núcleo carregado positivamente, se partículas de carga positiva repelem-se? 

•  2º problema: por que os elétrons nas eletrosferas não são atraídos pelos prótons no núcleo? 

•  3º problema: por que os elétrons, que são pequenos corpos em constante movimento, não perdem energia e caem no núcleo? 

Fonte: FELTRE, Ricardo. Química Geral. 6. ed. São Paulo: Moderna, 2004. v. 1, p. 384. Fonte: DIAS, Diogo Lopes. “O que é modelo de Rutherford?”; Brasil Escola. Disponível em: https://brasilescola.uol.com.br/ o-que-e/quimica/o-que-e-modelo-rutherford.htm. Acesso em: 19 jun 2020

ATIVIDADES

1 — (ESPM-SP) O átomo de Rutherford (1911) foi comparado ao sistema planetário (o núcleo atômico representa o sol e a eletrosfera, os planetas): Eletrosfera é a região do átomo que: 

a) contêm as partículas de carga elétrica negativa. 

b) contêm as partículas de carga elétrica positiva. 

c) contém nêutrons. 

d) concentra praticamente toda a massa do átomo. 

e) contém prótons e nêutrons. 

2 — (UFMG) Na experiência de espalhamento de partículas alfa, conhecida como “experiência de Rutherford”, um feixe de partículas alfa foi dirigido contra uma lâmina finíssima de ouro, e os experimentadores (Geiger e Marsden) observaram que um grande número dessas partículas atravessava a lâmina sem sofrer desvios, mas que um pequeno número sofria desvios muito acentuados. Esse resultado levou Rutherford a modificar o modelo atômico de Thomson, propondo a existência de um núcleo de carga positiva, de tamanho reduzido e com, praticamente, toda a massa do átomo. 

Assinale a alternativa que apresenta o resultado que era previsto para o experimento de acordo com o modelo de Thomson. 

a) A maioria das partículas atravessaria a lâmina 

b) A maioria das partículas sofreria grandes desvios ao atravessar a lâmina. 

c) A totalidade das partículas atravessaria a lâmina de ouro sem sofrer nenhum desvio. 

d) A totalidade das partículas ricochetearia ao se chocar contra a lâmina de ouro, sem conseguir atravessá-la. 

3 — (UFMA) Em um átomo com 22 elétrons e 26 nêutrons, seu número atômico e número de massa são, respectivamente: 

a) 22 e 26 

b) 26 e 48 

c) 26 e 22 

d) 48 e 22 

e) 22 e 48