Qual foi a importante contribuição que o modelo atómico de Rutherford trouxe para a Ciência?

O Modelo Atômico de Rutherford sugere que o átomo apresenta o aspecto de um sistema planetário. Por esse motivo ele é chamado de modelo planetário ou de modelo de átomo nucleado.

De acordo com esse modelo apresentado em 1911, os elétrons giram em torno do núcleo (formado por prótons e nêutrons), de forma semelhante aos planetas que giram à volta do Sol.

Este modelo substituiu aquele que havia sido proposto por Thomson em 1903. Antes desse, porém, já haviam surgido outros modelos atômicos acerca da distribuição das partículas atômicas.

O modelo de Rutherford representa uma revolução nessa matéria e tornou-se a base da teoria atômica.

O Experimento de Rutherford

Em 1910, Rutherford (1871-1937) estava estudando a trajetória de partículas e a interação entre a radiação alfa e os materiais. Nessa ocasião, ele detectou que havia uma limitação no modelo atômico apresentado por Thomson, o Modelo Atômico de Thomson.

Rutherford fez uma câmera metálica fechada e nela colocou um pequeno recipiente de chumbo com fragmentos de polônio.

Na frente desse recipiente que tinha uma abertura, ele posicionou uma lâmina de ouro bastante fina coberta por uma película de sulfeto de zinco.

Tudo isso estava conectado a um microscópio que era capaz de girar 360º em torno da lâmina de ouro. O objetivo era analisar a incidência das partículas que penetravam através da folha e desintegravam-se espontaneamente de elementos radioativos naturais.

Era possível ver cada incidência de partículas sob a película de sulfeto de zinco através de um ponto destacado no microscópio.

Rutherford anotou a incidência de partículas nos mais diversos ângulos de forma que pudesse analisar cuidadosamente o seu comportamento.

A partir da sua análise, Rutherford verificou que o comportamento das partículas era padronizado. A maior parte delas conseguia atravessar a folha (embora com alguma dificuldade), outras ficavam bloqueadas, enquanto havia ainda algumas que nem sequer eram afetadas.

Rutherford concluiu que haviam muitos espaços vazios e que o centro do átomo era muito menor considerando todo o seu diâmetro. Assim, ele descobriu a eletrosfera. Ou seja, o átomo era formado por um núcleo, onde havia carga positiva concentrada, e por uma eletrosfera, onde se concentra a carga negativa.

Rutherford não sabia do que era constituído o núcleo. Ele apenas supunha que existissem nêutrons, mas isso só foi comprovado na década de 30.

Os elétrons, por sua vez, já descobertos por Thomson em 1905, localizam-se na eletrosfera e circulam ao redor desse pequeno sol nuclear.

Conheça a evolução dos modelos atômicos.

Falha no Modelo de Rutherford

Apesar dos avanços, o modelo apresentava erro, o qual é apontado através da teoria do eletromagnetismo.

As partículas com carga elétrica emitem uma onda eletromagnética quando são aceleradas. Seguindo o modelo de Rutherford é o que aconteceria com o elétron que, neste caso, perderia energia e cairia sobre o núcleo, mas não é o que acontece.

O modelo atômico continuou em evolução e Niels Bohr completou a lacuna que havia no modelo de Rutherford. Por esse motivo, esse modelo é chamado de Modelo Atômico de Rutherford-Bohr.

Teste seus conhecimentos sobre o tema em: exercícios sobre modelos atômicos.

Licenciada em Ciências Biológicas (2010) e Mestre em Biotecnologia e Recursos Naturais pela Universidade do Estado do Amazonas/UEA (2015). Doutoranda em Biodiversidade e Biotecnologia pela UEA.

Ernest Rutherford  (1871 - 1937)

Os progressos da química, ao fim do século XVIII, haviam reedificado a teoria atômica sobre alicerces mais científicos do que as meras especulações de Demócrito. Mas a concepção ainda era algo ingênua, como se cada átomo fosse apenas um pedacinho invisível de matéria, com as mesmas propriedades da substância em que estivesse integrado. Quase cem anos se passaram, antes que as propriedades do átomo começassem a ser desvendadas.

Em fins do século XIX, já se havia detectado a presença do elétron, partícula atômica dotada da menor quantidade de eletricidade, em termos absolutos. Nessa altura das pesquisas, a pergunta maior era a seguinte: como estão dispostos e integrados no átomo esses misteriosos elétrons? As respostas a essa e a muitas outras questões viriam a ser dadas por um físico neozelandês, que chegaria a provocar artificialmente a destruição e a transmutação de núcleos do átomo. Com seu trabalho, Ernest Rutherford deu importante contribuição para que a física atômica pudesse seguir o curso de evolução que a trouxe ao estágio de hoje.

Os primeiros tempos da vida de Rutherford enquadram-se no lugar-comum de tantas outras biografias de grandes personagens. O pai, um escocês que emigrara para a Nova Zelândia, vivia de consertos de carruagens, na cidade de Nelson, quando Ernest nasceu, a 30 de agosto de 1871. O futuro cientista era apenas o quarto filho do casal: outros nove viriam para onerar ainda mais o minguado orçamento da família.

Mas a Nova Zelândia era uma terra de novas oportunidades, nessa época. Num esforço empreendedor, o velho Rutherford conseguiu iniciar uma fiação de linho e com ela prosperou. Não que enriquecesse. Mas pôde dispor de recursos para custear a educação de alguns filhos, especialmente Ernest, que se destacava pela inteligência e versátil curiosidade: tanto obtinha boas notas em matemática, física e química, quanto em disciplinas literárias, especialmente latim, francês e inglês. Durante toda a vida nutriu verdadeira paixão pela leitura.

Aos dezessete anos, entrou na Universidade da Nova Zelândia, no anexo conhecido como Christ Church College. As despesas com livros e subsistência eram garantidas por modesta bolsa de estudo, além da renda de aulas particulares que dava a companheiros mais atrasados.

Quase todas as suas preocupações eram voltadas para o estudo, com uma importante exceção: Mary Newton, filha da viúva que mantinha a pensão onde Ernest morava. Fora esse namoro, dividia seu tempo entre bibliotecas e laboratórios. Interessado nas pesquisas de Hertz sobre ondas eletromagnéticas, montou algumas geringonças num canto da cantina universitária e tanto mexeu com os aparelhos rudimentares, que acabou colhendo material para alguns artigos, publicados por periódicos científicos da época.

Mas a Nova Zelândia, decididamente, não tinha muito a oferecer ao jovem cientista. A pesquisa científica moderna, de crescente complexidade, exigia equipamento caro, livros de circulação limitada, ambiente de colegas especializados. As grandes descobertas e as grandes invenções tendiam cada vez mais a surgir junto às grandes concentrações econômicas, em torno das quais desenvolveram-se os mais importantes centros científicos.

Para sua sorte, Rutherford teve oportunidade de acesso a um desses centros. O Príncipe Albert, marido da Rainha Vitória, tinha a preocupação de projetar-se como elemento atuante, para desfazer a tradicional imagem do príncipe consorte, tido corno personagem meramente figurativo. Dentro desse programa, ofereceu uma cátedra a jovens cientistas no Trinity College, da Inglaterra. Rutherford, recentemente diplomado mas já possuidor de certa reputação, candidatou-se ao lugar e foi escolhido. Para a longa viagem de Ernest, o pai teve que contrair dívidas e financiar parte do empreendimento.

Em 1893, com 22 anos, Rutherford já se aprofundava em matemática e física, sob a orientação de J. J.Thomson, descobridor do elétron.

Na época, uma equipe de cientistas do Laboratório Cavendish pesquisava o novo e fascinante mundo das radiações. Os raios X haviam sido descobertos recentemente por Roentgen e, em 1896, Becquerel havia relatado suas descobertas relativas a misteriosas radiações que emanavam de certos elementos. Ao estudar as radiações do urânio, Rutherford descobriu que elas eram de pelo menos duas naturezas diferentes, pois o feixe se bipartia ao passar por um campo magnético e cada parte seguia então sentido oposto ao da outra.

Propôs que elas fossem designadas como radiação alfa e radiação beta, denominações que se mantêm ainda hoje.

O fato de serem sensíveis à ação magnética sugeria que essas radiações fossem constituídas por feixes de partículas carregadas eletricamente, uma pista fundamental para estudos posteriores. A descoberta ampliou o prestígio científico de Rutherford e resultou na conquista da cátedra de Física na Universidade McGill, do Canadá. Com a situação financeira melhorada e consolidada, Ernest pôde desposar, em 1900, a noiva neozelandesa que o esperava desde os tempos de estudante universitário.

Entretanto, novas radiações iam sendo descobertas. Por exemplo, as do tório, que eram particularmente desconcertantes: ao contrário do que se verificava nos casos do óxido de urânio e da pechblenda, as radiações do tório não pareciam afetadas pela ação de campos magnéticos. Eram radiações eletromagnéticas, como a luz e os raios X. Esse tipo de radiação recebeu o nome de raios gama, por sua descoberta ter sucedido à dos raios alfa e beta.

A respeito dos raios gama, Rutherford formulou a hipótese de que a radioatividade, afinal, não se tratava de um fenômeno comum a todos os átomos, mas somente aos de certa categoria, que se desgastavam continuamente, ao perderem energia com as partículas emitidas. Essa transformação de teor energético de tais átomos, naturalmente, implicava a idéia de que os elementos radioativos, com o passar do tempo, transmutavam-se em outros elementos, de massa atômica mais baixa. Para verificação dessa revolucionária concepção da radioatividade, Rutherford empreendeu numerosas experiências, em colaboração com Soddy. De tais estudos resultou o livro Radioatividade, tratado fundamental dos problemas referentes ao assunto, verdadeiro marco na história do progresso científico.

Coberto de prestígio, Rutherford recebeu convites que lhe permitiram deixar o Canadá e voltar à Inglaterra, onde assumiu a direção do laboratório universitário de Manchester, então um dos mais bem aparelhados do mundo. Aí, a partir de 1907, pôde colaborar com outros físicos de renome, entre eles H. Geiger, inventor do famoso detetor de partículas ionizantes, que leva seu nome.

Ofim do século XIX e início do século XX constituíram um tempo de seguidas revoluções científicas. No apogeu do colonialismo, a Europa atravessava uma fase de prosperidade econômica, que permitia a aplicação de recursos econômicos para sustento de cientistas e financiamento de pesquisas.

Pierre e Maríe Curie haviam isolado o rádio e descoberto o polônio, dois produtos da desintegração natural de átomos de elementos de maior massa. Para Rutherford, isso equivalia à descoberta de dois degraus de uma longa escada: à medida que ia emitindo radiação, o urânio deveria converter-se progressivamente em outros elementos; um era o rádio, o outro o polônio. E os demais? Onde terminaria, se é que de fato terminava, a escala de desintegrações sucessivas?

Rutherford e seus colaboradores iniciaram estudos a respeito e, em poucos meses, conseguiram descrever todas as famílias radiativas. No degrau mais alto, o urânio; no mais baixo de todos, o chumbo, em que já não mais existia radioatividade. Entre esses dois extremos, todos os elementos radioativos intermediários, resultantes da "degradação" radiativa, isto é, da desintegração. Foi um importante trabalho, que resultou no reconhecimento universal do mundo científico e na maior recompensa que se pode dar a um pesquisador, o prêmio Nobel de Física, conferido a Rutherford em 1908.

Mas, ao contrário do que ocorreu a tantos outros cientistas, o Prêmio Nobel não marcou o coroamento da carreira de Rutherford. Suas maiores contribuições ainda estavam por vir.

Em 1908, Rutherford realizou uma famosa experiência, na qual bombardeou com partículas alfa uma folha de ouro delgadíssima. Verificou que a grande maioria das partículas atravessava a folha sem se desviar. Concluiu, com base nessas observações e em cálculos, que os átomos de ouro - e, por extensão, quaisquer átomos - eram estruturas praticamente vazias, e não esferas maciças. Numa minúscula região de seu interior estaria concentrada toda a carga positiva, responsável pelo desvio de um pequeno número de partículas alfa.

Distante dessa região, chamada núcleo, circulariam os elétrons. Isso convenceu Rutherford de que o átomo deveria ser um sistema semelhante ao solar: um núcleo central grande, rodeado de partículas móveis. Esse é o famoso modelo atômico de Rutherford.

Rutherford viveu numa época em que a tecnologia ainda não havia assumido a importância que tem hoje. Pensava-se em ciência ainda com certo romantismo. Os cientistas ainda não sofriam o peso das solicitações de ordem prática, tal como atualmente acontece.

Como Einstein e outros contemporâneos, Rutherford viveu bastante despreocupado em relação a problemas individuais, num estilo de dignidade afável, sempre mantendo um moderado senso de humor. Quando morreu, a 19 de outubro de 1937, muitos foram os que lembraram, nos necrológios, o que dele haviam dito anos antes: "Sempre carregou a glória com indiferença".

Qual a contribuição de Rutherford para a ciência?

Qual foi a importância contribuição do modelo de Rutherford?

Qual a grande contribuição que Rutherford deixou para explicar seu modelo atômico?

Qual a principal contribuição de Rutherford para o modelo atômico e qual foi sua limitação na época?