El modelo atómico de Rutherford es la descripción del átomo creada por el físico británico Ernest Rutherford cuando en 1911 descubrió el núcleo atómico gracias a los famosos experimentos de dispersión que llevan su nombre. La idea del átomo como el componente más pequeño de la materia fue una creación intelectual nacida en la antigua Grecia. alrededor del año 300 a.C.
Como tantos otros conceptos griegos, el concepto del átomo es desarrollado en base a la lógica y la argumentación, pero no a la experimentación. Las ideas de los filósofos griegos acerca de la estructura de la materia se mantuvieron como ciertas durante cientos de años, hasta que un químico y maestro de escuela inglés llamado John Dalton 1776-1844 publicó los resultados de sus experimentos en 1808. Dothom concordaba en que los elementos están formados por partículas extremadamente pequeñas, llamadas átomos. Pero fue más lejos al afirmar que todos los átomos de un mismo elemento son iguales, tienen el mismo tamaño, la misma masa y las mismas propiedades químicas.
que los hace permanecer inalterables durante una reacción química. Este es el primer modelo atómico con fundamento científico. Al igual que los griegos, Dotton seguía considerando el átomo como indivisible, por lo tanto, carente de estructura. Pero el nuevo modelo de Rutherford era muy diferente de Thomson. Estos fueron sus postulados.
El átomo contiene un núcleo cargado positivamente, que pese a ser muy pequeño, contiene casi toda la masa del átomo. Los electrones orbitan el núcleo atómico a gran distancia y en órbitas circulares o elípticas. La carga neta del átomo es nula, ya que las cargas de los electrones compensan la carga positiva presente en el núcleo.
Los cálculos de Rutherford apuntaron a un núcleo de forma esférica y un radio tan pequeño como 10 elevados a menos 15 metros, siendo el valor del radio atómico unas 100.000 veces mayor, ya que los núcleos están comparativamente muy distanciados entre sí, del orden del 10 elevado a menos 10 metros. Ello explica por qué la mayoría de las partículas alfa atravesaban la lámina sin inconveniente o apenas experimentaban una deflexión muy pequeña en los experimentos de Rutherford. Visto a escala de objetos cotidianos, el átomo de Rutherford estaría compuesto de un núcleo del tamaño de una pelota de béisbol, mientras que el radio atómico sería de unos 8 kilómetros.
Por lo tanto, el átomo puede considerarse casi todo como espacio vacío. Gracias a su semejanza con un sistema solar en miniatura, se le conoció como modelo planetario del átomo. La fuerza de atracción electroestática entre núcleo y electrones sería análoga a la atracción gravitatoria entre el Sol y los planetas.
Limitaciones Sin embargo, en el modelo de Rutherford había ciertas discordancias respecto a algunos hechos observados. Si se acepta la idea de que el electrón orbita alrededor del núcleo, ocurre que el electrón debería emitir continuamente radiación hasta chocar con el núcleo, con la consiguiente destrucción del átomo en bastante menos de un segundo. Esto afortunadamente no es lo que sucede en realidad.
Además, En ciertas ocasiones el átomo emite determinadas frecuencias de radiación electromagnética cuando hay transiciones entre un estado de mayor energía a uno con menor energía. Y solamente esas frecuencias, no otras. ¿Cómo explicar el hecho de que la energía está acuantizada? Pese a estas limitaciones, ya que hoy en día existen modelos mucho más sofisticados y acordes a los hechos observados, El modelo atómico de Rutherford todavía es útil para que el estudiante tenga un primer acercamiento exitoso del átomo y sus partículas constituyentes. En este modelo del átomo no aparece el neutrón, otro constituyente del núcleo, que no fue descubierto sino hasta 1932. Poco tiempo después de que Rutherford propusiera su modelo planetario, en 1913 el físico danés Niels Bohr lo modificaría para explotar.
¿Por qué el átomo no se destruye? Y todavía seguimos aquí para contar esta historia. Veamos ahora los experimentos de dispersión de Rutherford que les guiaron al descubrimiento del núcleo atómico y del protón.
Hacia 1898, Rutherford había identificado dos tipos de radiación provenientes del uranio, a los cuales denominó alfa y beta. La radiactividad natural ya había sido descubierta por Marie Curie en 1896. Las partículas alfa tienen carga positiva y son simplemente núcleos de helio. Pero en ese entonces, el concepto de núcleo no se conocía aún. Rutherford estaba por descubrirlo. Uno de los experimentos que Rutherford realizó en 1911 en la Universidad de Manchester, con la asistencia de Hans Geiger, consistía en bombardear una fina lámina de oro con partículas alfa, cuya carga es positiva.
Alrededor de la lámina de oro colocó una pantalla fluorescente que les permitía visualizar los efectos del bombardeo. Estudiando los impactos sobre la pantalla fluorescente, Rutherford y sus asistentes observaron que un elevadísimo porcentaje de las partículas alfa atravesaban la lámina sin desviación perceptible. Algunas se desviaban en ángulos bastante pronunciados y poquísimas rebotaban completamente hacia atrás. Las observaciones 2 y 3 sorprendieron a los investigadores y los condujo a suponer que el responsable de que los rayos se dispersaran debía tener carga positiva y que en virtud de la observación número 1, ese responsable tenía un tamaño muchísimo menor que el de las partículas alfa.
El mismo Rutherford dijo al respecto que era como si dispararas un proyectil naval de 15 pulgadas contra una hoja de papel y el proyectil rebotara hacia atrás y te golpeara a ti. Esto definitivamente no podía ser explicado por el modelo de Thomson. Analizando sus resultados desde el punto de vista clásico, Rutherford había descubierto la existencia del núcleo atómico. donde se concentraba la carga positiva del átomo que le brindaba a éste su neutralidad.
Rutherford prosiguió con sus experimentos de dispersión. Hacia 1818, la nueva diana de las partículas alfa fueron los átomos de nitrógeno gaseoso. De esta manera detectó núcleos de hidrógeno y supo de inmediato que el único sitio del cual podían provenir estos núcleos era del nitrógeno mismo. ¿Cómo era posible que los núcleos de hidrógeno formaran parte del nitrógeno?
Rutherford sugirió entonces que el núcleo de hidrógeno, elemento al que ya se le había asignado el número atómico 1, debía ser una partícula fundamental. La llamó protón, vocablo griego para designar primero. Así, los descubrimientos del núcleo atómico y del protón son debidos a este brillante neozelandés.