O autor do modelo planetário do átomo é. Obras de Niels Bohr

A massa dos elétrons é milhares de vezes menor que a massa dos átomos. Como o átomo como um todo é neutro, portanto, a maior parte do átomo cai em sua parte carregada positivamente.

Para um estudo experimental da distribuição de uma carga positiva e, portanto, da massa dentro do átomo, Rutherford propôs em 1906 aplicar a sondagem do átomo usando α -partículas. Essas partículas surgem do decaimento do rádio e de alguns outros elementos. Sua massa é cerca de 8.000 vezes a massa do elétron, e a carga positiva é igual em módulo ao dobro da carga do elétron. Estes não são nada além de átomos de hélio totalmente ionizados. Velocidade α -partículas é muito grande: é 1/15 da velocidade da luz.

Com essas partículas, Rutherford bombardeou os átomos de elementos pesados. Os elétrons, devido à sua pequena massa, não podem alterar visivelmente a trajetória α -partículas, como um seixo de várias dezenas de gramas em uma colisão com um carro, não são capazes de alterar visivelmente sua velocidade. Dispersão (mudança de direção do movimento) α -partículas podem causar apenas a parte carregada positivamente do átomo. Assim, espalhando α -partículas podem determinar a natureza da distribuição de carga positiva e massa dentro do átomo.

Uma preparação radioativa, como o rádio, foi colocada dentro do cilindro de chumbo 1, ao longo do qual um canal estreito foi perfurado. pacote α -partículas do canal caíram na folha fina 2 do material em estudo (ouro, cobre, etc.). Depois de espalhar α -partículas caíram sobre uma tela translúcida 3 revestida com sulfeto de zinco. A colisão de cada partícula com a tela era acompanhada por um flash de luz (cintilação), que podia ser observado em um microscópio 4. Todo o aparato foi colocado em um recipiente de onde o ar era evacuado.

Com um bom vácuo dentro do aparelho, na ausência de papel alumínio, um círculo brilhante apareceu na tela, consistindo em cintilações causadas por um feixe fino α -partículas. Mas quando a folha foi colocada no caminho da viga, α -partículas devido ao espalhamento foram distribuídas na tela em um círculo de área maior. Modificando a configuração experimental, Rutherford tentou detectar o desvio α -partículas em grandes ângulos. Inesperadamente, descobriu-se que um pequeno número α -partículas (cerca de uma em duas mil) desviadas em ângulos maiores que 90°. Mais tarde, Rutherford admitiu que, tendo oferecido a seus alunos um experimento para observar o espalhamento α -partículas em grandes ângulos, ele mesmo não acreditava em um resultado positivo. "É quase tão incrível", disse Rutherford, "como se você disparasse um projétil de 15 polegadas em um pedaço de papel fino, e o projétil voltasse para você e o atingisse". De fato, era impossível prever esse resultado com base no modelo de Thomson. Quando distribuída por todo o átomo, uma carga positiva não pode criar um campo elétrico suficientemente intenso capaz de devolver a partícula a. A força repulsiva máxima é determinada pela lei de Coulomb:

onde q α - carga α -partículas; q é a carga positiva do átomo; r é o seu raio; k - coeficiente de proporcionalidade. A intensidade do campo elétrico de uma bola uniformemente carregada é máxima na superfície da bola e diminui para zero à medida que se aproxima do centro. Portanto, quanto menor o raio r, maior a força repulsiva α -partículas.

Determinação do tamanho do núcleo atômico. Rutherford percebeu que α -partícula só poderia ser lançada de volta se a carga positiva do átomo e sua massa estivessem concentradas em uma região muito pequena do espaço. Então Rutherford teve a ideia do núcleo atômico - um corpo de tamanho pequeno, no qual quase toda a massa e toda a carga positiva do átomo estão concentradas.

Modelo planetário do átomo, ou Modelo Rutherford, - o modelo histórico da estrutura do átomo, que foi proposto por Ernest Rutherford como resultado de um experimento com a dispersão de partículas alfa. De acordo com esse modelo, o átomo consiste em um pequeno núcleo carregado positivamente, que contém quase toda a massa do átomo, ao redor do qual os elétrons se movem, assim como os planetas se movem ao redor do sol. O modelo planetário do átomo corresponde às ideias modernas sobre a estrutura do átomo, levando em consideração o fato de que o movimento dos elétrons é de natureza quântica e não é descrito pelas leis da mecânica clássica. Historicamente, o modelo planetário de Rutherford substituiu o "modelo de pudim de ameixas" de Joseph John Thomson, que postula que elétrons carregados negativamente são colocados dentro de um átomo carregado positivamente.

As primeiras informações sobre o complexo a estrutura do átomo foram obtidos no estudo dos processos de passagem de corrente elétrica através de líquidos. Nos anos trinta do século XIX. Os experimentos do notável físico M. Faraday sugeriram que a eletricidade existe na forma de cargas unitárias separadas.

A descoberta do decaimento espontâneo de átomos de alguns elementos, chamados de radioatividade, foi uma evidência direta da complexidade da estrutura do átomo. Em 1902, os cientistas ingleses Ernest Rutherford e Frederick Soddy provaram que durante o decaimento radioativo, um átomo de urânio se transforma em dois átomos - um átomo de tório e um átomo de hélio. Isso significava que os átomos não são partículas imutáveis ​​e indestrutíveis.

Modelo de Rutherford do átomo

Investigando a passagem de um feixe estreito de partículas alfa através de finas camadas de matéria, Rutherford descobriu que a maioria das partículas alfa passa por uma folha de metal composta por muitos milhares de camadas de átomos sem se desviar da direção original, sem sofrer espalhamento, como se houvesse sem obstáculos em seu caminho, sem obstáculos. No entanto, algumas partículas foram desviadas em grandes ângulos, tendo experimentado a ação de grandes forças.

Com base nos resultados de experimentos para observar a dispersão de partículas alfa na matéria Rutherford propôs um modelo planetário da estrutura do átomo. De acordo com este modelo a estrutura do átomo é semelhante à estrutura do sistema solar. No centro de cada átomo está núcleo carregado positivamente com um raio de ≈ 10 -10 m, como planetas, eles circulam elétrons carregados negativamente. Quase toda a massa está concentrada no núcleo atômico. As partículas alfa podem passar por milhares de camadas de átomos sem se espalhar, já que a maior parte do espaço dentro dos átomos está vazia e as colisões com elétrons leves quase não têm efeito sobre o movimento de uma partícula alfa pesada. A dispersão de partículas alfa ocorre em colisões com núcleos atômicos.

O modelo do átomo de Rutherford falhou em explicar todas as propriedades dos átomos.

De acordo com as leis da física clássica, um átomo constituído por um núcleo carregado positivamente e elétrons em órbitas circulares deve irradiar ondas eletromagnéticas. A radiação de ondas eletromagnéticas deve levar a uma diminuição da energia potencial no sistema núcleo-elétron, a uma diminuição gradual do raio da órbita do elétron e à queda do elétron sobre o núcleo. No entanto, os átomos geralmente não emitem ondas eletromagnéticas, os elétrons não caem nos núcleos atômicos, ou seja, os átomos são estáveis.

Postulados quânticos de N. Bohr

Para explicar a estabilidade dos átomos Niels Bohr propôs abandonar as idéias e leis clássicas usuais ao explicar as propriedades dos átomos.

As propriedades básicas dos átomos recebem uma explicação qualitativa consistente baseada na adoção postulados quânticos de N. Bohr.

1. O elétron gira em torno do núcleo apenas em órbitas circulares (estacionárias) estritamente definidas.

2. Um sistema atômico só pode estar em certos estados estacionários ou quânticos, cada um dos quais correspondendo a uma certa energia E. Um átomo não irradia energia em estados estacionários.

Estado estacionário do átomo com a quantidade mínima de energia é chamado estado principal, todos os outros estados são chamados estados excitados (quânticos). No estado fundamental, um átomo pode ser infinitamente longo, o tempo de vida de um átomo em estado excitado dura 10 -9 -10 -7 segundos.

3. A emissão ou absorção de energia ocorre apenas quando um átomo passa de um estado estacionário para outro. A energia de um quantum de radiação eletromagnética durante a transição de um estado estacionário com energia E m em estado de energia E né igual à diferença entre as energias de um átomo em dois estados quânticos:

∆E = E m – E n = hv,

Onde vé a frequência de radiação, h\u003d 2ph \u003d 6,62 ∙ 10 -34 J ∙ s.

Modelo quântico da estrutura do átomo

No futuro, algumas provisões da teoria de N. Bohr foram complementadas e repensadas. A mudança mais significativa foi a introdução do conceito de nuvem de elétrons, que substituiu o conceito de elétron apenas como partícula. Mais tarde, a teoria de Bohr foi substituída pela teoria quântica, que leva em conta as propriedades ondulatórias do elétron e de outras partículas elementares que formam o átomo.

base teoria moderna da estrutura do átomoé um modelo planetário, complementado e melhorado. De acordo com essa teoria, o núcleo de um átomo consiste em prótons (partículas carregadas positivamente) e neurônios (partículas não carregadas). E ao redor do núcleo, os elétrons (partículas carregadas negativamente) se movem ao longo de trajetórias indefinidas.

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O modelo planetário do átomo foi proposto por E. Rutherford em 1910. Os primeiros estudos da estrutura do átomo foram feitos por ele com a ajuda de partículas alfa. Com base nos resultados obtidos em experimentos de espalhamento, Rutherford sugeriu que toda a carga positiva do átomo está concentrada em um minúsculo núcleo em seu centro. Por outro lado, os elétrons carregados negativamente são distribuídos por todo o resto de seu volume.

Um pouco de fundo

A primeira suposição brilhante sobre a existência de átomos foi feita pelo antigo cientista grego Demócrito. Desde então, a ideia da existência de átomos, cujas combinações dão todas as substâncias ao nosso redor, não saiu da imaginação das pessoas da ciência. De tempos em tempos, seus vários representantes se voltavam para ela, mas até o início do século XIX, suas construções eram apenas hipóteses, não suportadas por dados experimentais.

Finalmente, em 1804, mais de cem anos antes do surgimento do modelo planetário do átomo, o cientista inglês John Dalton forneceu evidências de sua existência e introduziu o conceito de peso atômico, que foi sua primeira característica quantitativa. Como seus predecessores, ele imaginou que os átomos fossem os menores pedaços de matéria, como bolas sólidas, que não podiam ser divididas em partículas ainda menores.

Descoberta do elétron e o primeiro modelo do átomo

Quase um século se passou quando, finalmente, no final do século XIX, o também inglês J. J. Thomson, descobriu a primeira partícula subatômica, o elétron de carga negativa. Como os átomos são eletricamente neutros, Thomson pensou que eles deveriam ser compostos de um núcleo carregado positivamente com elétrons espalhados por todo o seu volume. Com base em vários resultados experimentais, em 1898 ele propôs seu modelo do átomo, às vezes chamado de "ameixas em um pudim", porque o átomo nele era representado como uma esfera cheia de algum líquido carregado positivamente, no qual os elétrons eram incorporados, como " ameixas no pudim. O raio de tal modelo esférico era de cerca de 10 -8 cm A carga positiva total do líquido é equilibrada de forma simétrica e uniforme pelas cargas negativas dos elétrons, conforme mostrado na figura abaixo.

Esse modelo explicou satisfatoriamente o fato de que, quando uma substância é aquecida, ela começa a emitir luz. Embora essa tenha sido a primeira tentativa de entender o que era um átomo, ela não satisfez os resultados dos experimentos realizados posteriormente por Rutherford e outros. Thomson concordou em 1911 que seu modelo simplesmente não poderia responder como e por que ocorre o espalhamento de raios α observados em experimentos. Portanto, foi abandonado e substituído por um modelo planetário mais perfeito do átomo.

Afinal, como o átomo está organizado?

Ernest Rutherford forneceu uma explicação do fenômeno da radioatividade que lhe rendeu o Prêmio Nobel, mas sua contribuição mais significativa para a ciência veio depois, quando estabeleceu que o átomo consiste em um núcleo denso cercado por órbitas de elétrons, assim como o sol é cercado pelas órbitas dos planetas.

De acordo com o modelo planetário de um átomo, a maior parte de sua massa está concentrada em um núcleo minúsculo (comparado ao tamanho do átomo inteiro). Os elétrons se movem ao redor do núcleo, viajando a velocidades incríveis, mas a maior parte do volume dos átomos é espaço vazio.

O tamanho do núcleo é tão pequeno que seu diâmetro é 100.000 vezes menor que o de um átomo. O diâmetro do núcleo foi estimado por Rutherford como 10 -13 cm, em contraste com o tamanho do átomo - 10-8 cm. Fora do núcleo, os elétrons giram em torno dele em alta velocidade, resultando em forças centrífugas que equilibram as forças eletrostáticas de atração entre prótons e elétrons.

experimentos de Rutherford

O modelo planetário do átomo surgiu em 1911, após o famoso experimento com folha de ouro, que permitiu obter algumas informações fundamentais sobre sua estrutura. O caminho de Rutherford para a descoberta do núcleo atômico é um bom exemplo do papel da criatividade na ciência. Sua busca começou em 1899, quando descobriu que certos elementos emitem partículas carregadas positivamente que podem penetrar em qualquer coisa. Ele chamou essas partículas de partículas alfa (α) (agora sabemos que eram núcleos de hélio). Como todos os bons cientistas, Rutherford era curioso. Ele se perguntou se as partículas alfa poderiam ser usadas para descobrir a estrutura de um átomo. Rutherford decidiu apontar um feixe de partículas alfa em uma folha de folha de ouro muito fina. Ele escolheu o ouro porque pode produzir folhas tão finas quanto 0,00004 cm. Atrás de uma folha de ouro, ele colocou uma tela que brilhava quando partículas alfa a atingiam. Foi usado para detectar partículas alfa depois de terem passado pela folha. Uma pequena fenda na tela permitia que o feixe de partículas alfa alcançasse a folha após sair da fonte. Alguns deles devem passar pela folha e continuar se movendo na mesma direção, enquanto a outra parte deve ricochetear na folha e ser refletida em ângulos agudos. Você pode ver o esquema do experimento na figura abaixo.

O que aconteceu no experimento de Rutherford?

Com base no modelo do átomo de J. J. Thomson, Rutherford assumiu que as regiões sólidas de carga positiva que preenchem todo o volume de átomos de ouro desviariam ou curvariam as trajetórias de todas as partículas alfa à medida que passassem pela folha.

No entanto, a grande maioria das partículas alfa passou direto pela folha de ouro como se não estivesse lá. Eles pareciam estar passando pelo espaço vazio. Apenas alguns deles se desviam do caminho reto, como se supunha no início. Abaixo está um gráfico do número de partículas espalhadas na respectiva direção versus o ângulo de espalhamento.

Surpreendentemente, uma pequena porcentagem das partículas ricocheteou do papel alumínio, como uma bola de basquete quicando em uma tabela. Rutherford percebeu que esses desvios eram o resultado de uma colisão direta entre as partículas alfa e os componentes carregados positivamente do átomo.

O núcleo ocupa o centro do palco

Com base na porcentagem insignificante de partículas alfa refletidas da folha, podemos concluir que toda a carga positiva e quase toda a massa do átomo estão concentradas em uma pequena área, e o resto do átomo é principalmente espaço vazio. Rutherford chamou a área de carga positiva concentrada de núcleo. Ele previu e logo descobriu que continha partículas carregadas positivamente, que ele chamou de prótons. Rutherford previu a existência de partículas atômicas neutras chamadas nêutrons, mas não conseguiu detectá-las. No entanto, seu aluno James Chadwick os descobriu alguns anos depois. A figura abaixo mostra a estrutura do núcleo de um átomo de urânio.

Os átomos consistem em núcleos pesados ​​carregados positivamente cercados por partículas extremamente leves carregadas negativamente - elétrons girando em torno deles, e a velocidades tais que as forças centrífugas mecânicas simplesmente equilibram sua atração eletrostática ao núcleo e, nesse contexto, a estabilidade do átomo é supostamente assegurada.

As desvantagens deste modelo

A ideia principal de Rutherford estava relacionada à ideia de um pequeno núcleo atômico. A suposição sobre as órbitas dos elétrons era pura conjectura. Ele não sabia exatamente onde e como os elétrons giram em torno do núcleo. Portanto, o modelo planetário de Rutherford não explica a distribuição dos elétrons nas órbitas.

Além disso, a estabilidade do átomo de Rutherford só foi possível com o movimento contínuo de elétrons em órbitas sem perda de energia cinética. Mas os cálculos eletrodinâmicos mostraram que o movimento dos elétrons ao longo de qualquer trajetória curvilínea, acompanhado por uma mudança na direção do vetor velocidade e o aparecimento de uma aceleração correspondente, é inevitavelmente acompanhado pela emissão de energia eletromagnética. Neste caso, de acordo com a lei da conservação da energia, a energia cinética do elétron deve ser gasta muito rapidamente em radiação, e deve cair sobre o núcleo, como mostrado esquematicamente na figura abaixo.

Mas isso não acontece, pois os átomos são formações estáveis. Uma típica contradição científica surgiu entre o modelo do fenômeno e os dados experimentais.

De Rutherford a Niels Bohr

O próximo grande passo na história atômica veio em 1913, quando o cientista dinamarquês Niels Bohr publicou uma descrição de um modelo mais detalhado do átomo. Ela determinou mais claramente os lugares onde os elétrons poderiam estar. Embora cientistas posteriores desenvolvessem projetos atômicos mais sofisticados, o modelo planetário do átomo de Bohr estava basicamente correto, e muito dele ainda é aceito hoje. Ele tinha muitas aplicações úteis, por exemplo, é usado para explicar as propriedades de vários elementos químicos, a natureza de seu espectro de radiação e a estrutura do átomo. O modelo planetário e o modelo de Bohr foram os marcos mais importantes que marcaram o surgimento de uma nova direção na física - a física do micromundo. Bohr recebeu o Prêmio Nobel de Física de 1922 por suas contribuições para nossa compreensão da estrutura do átomo.

Que novidade Bohr trouxe para o modelo do átomo?

Ainda jovem, Bohr trabalhou no laboratório de Rutherford na Inglaterra. Como o conceito de elétrons era pouco desenvolvido no modelo de Rutherford, Bohr se concentrou neles. Como resultado, o modelo planetário do átomo foi significativamente melhorado. Os postulados de Bohr, que ele formulou em seu artigo "On the Structure of Atoms and Molecules", publicado em 1913, dizem:

1. Os elétrons podem se mover ao redor do núcleo apenas a distâncias fixas dele, determinadas pela quantidade de energia que possuem. Ele chamou esses níveis fixos de níveis de energia ou camadas de elétrons. Bohr os imaginou como esferas concêntricas, com um núcleo no centro de cada uma. Nesse caso, os elétrons de menor energia serão encontrados em níveis mais baixos, mais próximos do núcleo. Aqueles com mais energia serão encontrados em níveis mais altos, mais distantes do núcleo.

2. Se um elétron absorve alguma quantidade (bastante certa para um determinado nível) de energia, então ele pulará para o próximo nível de energia mais alto. Por outro lado, se ele perder a mesma quantidade de energia, ele retornará ao seu nível original. No entanto, um elétron não pode existir em dois níveis de energia.

Essa ideia é ilustrada por uma figura.

Porções de energia para elétrons

O modelo de Bohr do átomo é na verdade uma combinação de duas ideias diferentes: o modelo atômico de Rutherford com elétrons girando em torno do núcleo (essencialmente o modelo planetário de Bohr-Rutherford do átomo), e a ideia de Max Planck de quantizar a energia da matéria, publicado em 1901. Um quantum (plural - quanta) é a quantidade mínima de energia que pode ser absorvida ou emitida por uma substância. É uma espécie de passo de discretização da quantidade de energia.

Se a energia é comparada à água e você deseja adicioná-la à matéria na forma de um copo, você não pode simplesmente derramar água em um fluxo contínuo. Em vez disso, você pode adicioná-lo em pequenas quantidades, como uma colher de chá. Bohr acreditava que se os elétrons só podem absorver ou perder quantidades fixas de energia, então eles devem variar sua energia apenas por essas quantidades fixas. Assim, eles só podem ocupar níveis fixos de energia ao redor do núcleo que correspondem a incrementos quantizados de sua energia.

Assim, a partir do modelo de Bohr surge uma abordagem quântica para explicar qual é a estrutura do átomo. O modelo planetário e o modelo de Bohr foram uma espécie de passos da física clássica para a física quântica, que é a principal ferramenta na física do microcosmo, incluindo a física atômica.

Palestra: Modelo planetário do átomo

A estrutura do átomo


A maneira mais precisa de determinar a estrutura de qualquer substância é a análise espectral. A radiação de cada átomo de um elemento é exclusivamente individual. No entanto, antes de entender como ocorre a análise espectral, vamos descobrir qual estrutura tem um átomo de qualquer elemento.


A primeira suposição sobre a estrutura do átomo foi apresentada por J. Thomson. Este cientista estuda átomos há muito tempo. Além disso, é ele o dono da descoberta do elétron - pelo qual recebeu o Prêmio Nobel. O modelo que Thomson propôs não tinha nada a ver com a realidade, mas serviu como um incentivo forte o suficiente para Rutherford estudar a estrutura do átomo. O modelo proposto por Thomson foi chamado de "pudim de passas".

Thomson acreditava que o átomo é uma bola sólida com uma carga elétrica negativa. Para compensar isso, os elétrons são intercalados na bola, como passas. Em suma, a carga dos elétrons coincide com a carga de todo o núcleo, o que torna o átomo neutro.

Durante o estudo da estrutura do átomo, descobriu-se que todos os átomos em sólidos fazem movimentos oscilatórios. E, como você sabe, qualquer partícula em movimento irradia ondas. É por isso que cada átomo tem seu próprio espectro. No entanto, essas afirmações não se encaixavam de forma alguma no modelo de Thomson.

A experiência de Rutherford


Para confirmar ou refutar o modelo de Thomson, Rutherford propôs um experimento que resultou no bombardeio de um átomo de algum elemento por partículas alfa. Como resultado desse experimento, era importante ver como a partícula se comportaria.


As partículas alfa foram descobertas como resultado do decaimento radioativo do rádio. Seus fluxos eram raios alfa, cada partícula com uma carga positiva. Como resultado de vários estudos, foi determinado que a partícula alfa é como um átomo de hélio, no qual não há elétrons. Usando o conhecimento atual, sabemos que a partícula alfa é o núcleo de hélio, enquanto Rutherford acreditava que eram íons de hélio.


Cada partícula alfa tinha uma energia tremenda, como resultado da qual poderia voar em alta velocidade nos átomos em questão. Portanto, o principal resultado do experimento foi determinar o ângulo de deflexão das partículas.


Para o experimento, Rutherford usou uma fina folha de ouro. Ele dirigiu partículas alfa de alta velocidade para ele. Ele assumiu que, como resultado desse experimento, todas as partículas voariam através da folha, e com pequenos desvios. No entanto, para ter certeza, ele instruiu seus alunos a verificar se havia grandes desvios nessas partículas.


O resultado do experimento surpreendeu a todos, porque muitas partículas não apenas se desviaram por um ângulo suficientemente grande - alguns ângulos de deflexão chegaram a mais de 90 graus.


Esses resultados surpreenderam a todos, Rutherford disse que parecia que um pedaço de papel foi colocado no caminho dos projéteis, o que não permitiu que a partícula alfa penetrasse no interior, como resultado do qual voltou.


Se o átomo fosse realmente sólido, deveria ter algum campo elétrico, o que desaceleraria a partícula. No entanto, a força do campo não foi suficiente para detê-la completamente, muito menos empurrá-la para trás. Isso significa que o modelo de Thomson foi refutado. Então Rutherford começou a trabalhar em um novo modelo.


Modelo Rutherford

Para obter esse resultado do experimento, é necessário concentrar a carga positiva em menor quantidade, resultando em um campo elétrico maior. Usando a fórmula do potencial de campo, você pode determinar o tamanho necessário de uma partícula positiva que pode repelir uma partícula alfa na direção oposta. Seu raio deve ser da ordem de máximo 10-15m. É por isso que Rutherford propôs o modelo planetário do átomo.


Este modelo é chamado assim por um motivo. O fato é que dentro do átomo existe um núcleo carregado positivamente, semelhante ao Sol no sistema solar. Os elétrons giram em torno do núcleo como planetas. O sistema solar está organizado de tal forma que os planetas são atraídos pelo Sol com a ajuda de forças gravitacionais, porém, eles não caem na superfície do Sol em função da velocidade disponível que os mantém em sua órbita. A mesma coisa acontece com os elétrons - as forças de Coulomb atraem elétrons para o núcleo, mas devido à rotação, eles não caem na superfície do núcleo.


Uma suposição de Thomson acabou sendo absolutamente correta - a carga total dos elétrons corresponde à carga do núcleo. No entanto, como resultado de uma interação forte, os elétrons podem ser expulsos de sua órbita, como resultado, a carga não é compensada e o átomo se transforma em um íon carregado positivamente.


Uma informação muito importante sobre a estrutura do átomo é que quase toda a massa do átomo está concentrada no núcleo. Por exemplo, um átomo de hidrogênio tem apenas um elétron, cuja massa é mais de mil e quinhentas vezes menor que a massa do núcleo.




Em 1903, o cientista inglês Thomson propôs um modelo do átomo, que foi jocosamente chamado de "pão com passas". Segundo ele, um átomo é uma esfera com carga positiva uniforme, na qual os elétrons carregados negativamente são intercalados como passas.

No entanto, estudos posteriores do átomo mostraram que essa teoria é insustentável. E alguns anos depois, outro físico inglês, Rutherford, realizou uma série de experimentos. Com base nos resultados, ele construiu uma hipótese sobre a estrutura do átomo, que ainda é reconhecida mundialmente.

A experiência de Rutherford: a proposta de seu modelo do átomo

Em seus experimentos, Rutherford passou um feixe de partículas alfa através de uma fina folha de ouro. O ouro foi escolhido por sua plasticidade, o que possibilitou a criação de uma folha muito fina, com quase uma camada de moléculas de espessura. Atrás da folha havia uma tela especial que era iluminada quando bombardeada por partículas alfa caindo sobre ela. De acordo com a teoria de Thomson, as partículas alfa deveriam ter passado pela folha sem impedimentos, desviando-se um pouco para os lados. No entanto, descobriu-se que algumas das partículas se comportaram dessa maneira e uma parte muito pequena retornou, como se estivesse batendo em alguma coisa.

Ou seja, descobriu-se que dentro do átomo há algo sólido e pequeno, do qual as partículas alfa ricocheteiam. Foi então que Rutherford propôs um modelo planetário da estrutura do átomo. O modelo planetário do átomo de Rutherford explicou os resultados tanto de seus experimentos quanto dos de seus colegas. Até hoje, nenhum modelo melhor foi proposto, embora alguns aspectos dessa teoria ainda não concordem com a prática em algumas áreas muito restritas da ciência. Mas basicamente, o modelo planetário do átomo é o mais útil de todos. Qual é este modelo?

Modelo planetário da estrutura do átomo

Como o nome indica, um átomo é comparado a um planeta. Neste caso, o planeta é o núcleo de um átomo. E os elétrons giram em torno do núcleo a uma distância bastante grande, assim como os satélites giram em torno do planeta. Apenas a velocidade de rotação dos elétrons é centenas de milhares de vezes maior que a velocidade de rotação do satélite mais rápido. Portanto, durante sua rotação, o elétron cria, por assim dizer, uma nuvem acima da superfície do núcleo. E as cargas de elétrons existentes repelem as mesmas cargas formadas por outros elétrons ao redor de outros núcleos. Portanto, os átomos não "grudam", mas estão localizados a uma certa distância um do outro.

E quando falamos de colisão de partículas, queremos dizer que elas se aproximam a uma distância suficientemente grande e são repelidas pelos campos de suas cargas. Não há contato direto. As partículas na matéria são geralmente muito distantes umas das outras. Se por algum meio fosse possível implodir juntas as partículas de qualquer corpo, isso seria reduzido em um bilhão de vezes. A terra se tornaria menor que uma maçã. Assim, o volume principal de qualquer substância, por mais estranho que pareça, é ocupado por um vazio no qual estão localizadas partículas carregadas, mantidas à distância por forças eletrônicas de interação.