Junta de científicos
Contribución
de Wilhelm Conrad Roentgen en el modelo atómico de Rutherford.
Wilhelm Conrad,
fue un físico que se le atribuye el descubrimiento de los rayos X, por lo cual recibió
el premio Nobel por la física en 1901.
Los rayos X
son donde electromagnéticamente la longitud de ondas está unas tres veces aquel de la radiación visible. Ello es
producido por la fuerte desaceleración de los electrones en las colisiones con
los núcleos atómicos y de las transiciones de los electrones en las órbitas más
profundas dentro de los átomos. Ellos
fueron descubiertos por W. C. Roentgen, en 1895 bombardeando un blanco metálico
con un haz de electrones, rayos catódicos, emitidos por el cátodo de un tubo de
descarga que contiene gas enrarecido. A causas de su pequeñísima longitud de
ondas ellos interaccionan débilmente con la materia. Después Max Von Laue, observó
que un haz de rayos X exhibición efectos de interferencia pasando por un cristal,
resultó claro que ello sólo difieren de la luz por cuanto concierne la longitud
de onda. La disposición regular de los átomos en el retículo cristalino
aparenta un retículo de difracción.
En 1897 la
existencia de la unidad discreta de cargo fue establecida por J.J. Thomson. Usando
campos eléctricos y magnéticos cruzados en los tubos de descarga, él demostró
que los rayos catódicos fueron formados
por partículas cargadas en movimiento a velocidad muy menor de aquel de la luz
y midió la relación entre su masa y su cargo. J.J Thomson admitió que el valor
del cargo de la partícula fuera idéntico a aquél que G. Johnstone Stoney,
encontró en 1891 ser llevado por los iones de los elementos monovalentes en la electrólisis. En tal modo logró también
valorar la masa de la partícula al que, usando el nombre ya introducido por
Stoney, fue dado el nombre de electrón. Ernest Rutherford, fue establecido que
la presencia del electrón fue necesaria para explicar muchos fenómenos físicos
como la emisión termiónica, el efecto fotoeléctrico y la radiactividad.
En 1911
Rutherford se sirvió de los rayos alfa para estudiar los átomos y concibió el
modelo de átomos que lleva su nombre: un
“núcleo” que contiene la mayor parte de la masa del átomo, carga de
electricidad positiva y habiente un rayo mucho más pequeño de aquel atómico; alrededor del núcleo un cierto número de
electrones sobre órbitas circulares. Con base en su modelo atómico, la radiactividad
fue atribuida a las transformaciones que ocurren en los núcleos de los átomos. Dos
años después Niels Bohr presentó su teoría sobre la estructura del átomo. Ella completo
el modelo de Rutherford y, explicó la disposición electrónica con base en los
procesos de emisión y absorción de fotones de parte de los átomos de hidrógeno.
Experimento de
Rutherford:
Las partículas alfa tienen carga eléctrica positiva, y
serían atraídas por las cargas negativas y repelidas por las cargas positivas. Sin
embargo, como en el modelo atómico de Thomson las cargas positivas y negativas
estaban distribuidas uniformemente, la esfera debía ser eléctricamente neutra,
y las partículas alfa pasarían a través de la lámina sin desviarse.
Sin embargo, los resultados fueron sorprendentes, tal y como
esperaban, la mayor parte de las partículas
atravesó la lámina sin desviarse. Pero algunas sufrieron desviaciones
grandes y , lo más importante, un pequeño número de partículas rebotó hacia
atrás.
Modelo atómico de Rutherford.
Según Rutherford, el átomo es un sistema dinámico, con un
núcleo de carga positiva y los electrones girando alrededor siguiendo
trayectorias circulares y concéntricas a una gran velocidad, de tal modo que se
neutralice la fuerza de atracción eléctrica que ejerce el núcleo; por lo tanto
los electrones estarían girando alrededor en estado de equilibrio.
Error en el modelo atómico de Rutherford.
Según la física clásica (electrodinámicamente), una partícula
electrizada o cargada eléctricamente que se mueve con velocidad variable (con aceleración) emite o
pierde energía constante mente en formas de ondas electromagnéticas. Por lo
tanto el electrón que es una partícula con carga negativa y viaja con
aceleración angular debido a que describe trayectoria circular, debe constante
mente perder energía y acercarse poco a poco al núcleo siguiendo una
trayectoria en espiral y final mente caer al núcleo, lo cual nunca ocurre.
Por lo tanto la física clásica no servía para explicar
fenómenos atómicos y era necesaria una nueva física en base a nuevos principios
y leyes para las partículas su
microscópicas como átomos, moléculas y partículas subatómicas, que hoy en día
se llama mecánica cuántica (relativística y no relativística).