EXPERIMENTO DE RUTHERFORD

Angulo Piñeros, Nathalia; Sánchez Jiménez; Jazmín

Universidad Santiago de Cali, Facultad de Ciencias Básicas, Programa de Química, Área de Química Cuántica.

jazminchemistry@gmail.com

RESUMEN

En esta práctica se pudieron comprobar los experimentos realizados por el científico Ernest Rutherford, el cual se basa en las partículas alfa (α), procedentes de un material radiactivo que se aceleran y se hacen incidir sobre una lámina de oro muy delgada. Tras atravesar la lámina las partículas a chocan contra una pantalla recubierta interiormente de fosforo, produciéndose un chispazo. De esta forma fue posible observar que las partículas sufrían alguna desviación al atravesar la lámina. Pero algunas sufrieron desviaciones grandes y, lo más importante, un pequeño número de partículas rebotaron hacia atrás.

PALABRAS CLAVES: Desviación de partículas, chemlab, partículas alfa

ABSTRACT

In this practice could verify the experiments conducted by scientist Ernest Rutherford, which is based on alpha (α), from a radioactive material that are accelerated and made an impact on a very thin gold foil. After crossing the sheet particles to collide against a phosphor coated screen inside, causing a spark. Thus it was observed that the particles suffered any deviation to cross the plate. But some suffered large deviations and, most importantly, a small number of particles bounced back.

KEYWORDS: Deviation particle ChemLab, alpha particles

INTRODUCCION

En 1910 un físico neozelandés. Ernest Rutherford, que estudio con Thomson en la Universidad de Cambridge, utilizó partículas alfa para demostrar la estructura de los átomos. Junto con su colega Hans Geiger y un estudiante de licenciatura llamado Ernest Marsden. Rutherford efectuó una serie de experimentos utilizando láminas muy delgadas de oro y de otros metales, como blanco de partículas a provenientes de una fuente radiactiva. Ellos observaron que la mayoría de las partículas atravesaban la lámina sin desviarse, o bien con una ligera desviación. De vez en cuando, algunas partículas alfa eran dispersadas (o desviadas) de su trayectoria con un gran ángulo. En algunos casos, las partículas alfa regresaban por la misma trayectoria hacia la fuente radiactiva. Éste fue el descubrimiento más sorprendente ya que. Según el modelo de Thomson, la carga positiva del átomo era tan difusa que se esperaría que las partículas a atravesaran las láminas sin desviarse o con una desviación mínima, 1

Tiempo después, Rutherford pudo explicar los resultados del experimento de la dispersión de partículas a utilizando un nuevo modelo de átomo. De acuerdo con Rutherford, la mayor parte de los átomos debe ser espacio vacío. Esto explica por qué la mayoría de las partículas a atravesaron la lámina de oro sufriendo poca o ninguna desviación. Rutherford propuso que las cargas positivas de los átomos estaban concentradas en un denso conglomerado central dentro del átomo, que llamó núcleo. Cuando una partícula a pasaba cerca del núcleo en el experimento, actuaba sobre ella una gran fuerza de repulsión, lo que originaba una gran desviación. Más aún, cuando una partícula a incidía directamente sobre el núcleo, experimentaba una repulsión tan grande que su trayectoria se invertía por completo.2

OBJETIVOS

Demostrar de manera lúdica y práctica el experimento de Rutherford, que se basaba en ver la desviación de partículas alfa por medio de una lámina de oro.

Conocer más sobre el experimento de Rutherford y su importancia en la química actual.

PROCEDIMIENTO

Para la realización de este experimento se siguieron los siguientes pasos:

1. Se ingresó al General Chemistry Laboratory.

2. Se seleccionó el área de trabajo Quantum en la parte derecha de la pantalla.

3. Se solicitó al almacén dando clic en Stockroom los materiales y equipos necesarios para hacer el

Rutherford Backscattering que fueron alpha source, metal foil y phosphor screen.

4. Por último se ubicaron en línea recta, se colocó el emisor y receptor en modo ON y se escribieron las respectivas observaciones.

DISCUSION

En este laboratorio virtual las señales se dieron a través de una fuente alfa que pasa por una lámina de metal, cuyo material utilizado fue el oro y se observó en una pantalla de fosforo.

Perpendicular a la trayectoria del haz se interponía la lámina de metal. Y, para la detección de trayectoria de las partículas, se empleó una pantalla de fosforo que produce pequeños destellos cada vez que una partícula alfa choca con él. Según el modelo de Thomson, las partículas alfa atravesarían la lámina metálica sin desviarse demasiado de su trayectoria:

la carga positiva y los electrones del átomo se encontraban dispersos de forma homogénea en todo el

volumen del átomo. Como las partículas alfa poseen una gran masa (8.000 veces mayor que la del

electrón) y gran velocidad (unos 20.000 km/s), las fuerzas eléctricas serían muy débiles e insuficientes

para conseguir desviar las partículas alfa.

además, para atravesar la lámina del metal, estas partículas se encontrarían con muchos átomos, que

irían compensando las desviaciones hacia diferentes direcciones.

Se observó que un pequeño porcentaje de partículas se desviaban hacia la fuente, aproximadamente una de cada 8.000 partículas al utilizar una finísima lámina de oro con unos 200 átomos de espesor.

Rutherford concluyó que el hecho de que la mayoría de las partículas atravesaran la hoja metálica, indica que gran parte del átomo está vacío, que la desviación de las partículas alfa indica que el deflector y las partículas poseen carga positiva, pues la desviación siempre es dispersa. Y el rebote de las partículas alfa indica un encuentro directo con una zona fuertemente positiva del átomo y a la vez muy densa.

El modelo atómico de Rutherford mantenía el planteamiento de Thomson, de que los átomos poseen electrones, pero su explicación sostenía que todo átomo estaba formado por un núcleo y una corteza. El núcleo debía tener carga positiva, un radio muy pequeño y en él se concentraba casi toda la masa del átomo. La corteza estaría formada por una nube de electrones que orbitan alrededor del núcleo.

Según Rutherford, las órbitas de los electrones no estaban muy bien definidas y formaban una estructura compleja alrededor del núcleo, dándole un tamaño y forma indefinida. También calculó que el radio atómico, según los resultados del experimento, era diez mil veces mayor que el radio del núcleo mismo, lo que implicaba un gran espacio vacío en el átomo.

CONCLUSIONES

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 distribuídas uniformemente, la esfera debía ser eléctricamente neutra,

y las partículas alfa pasarían a través de la lámina sin desviarse.

La mayor parte de las partículas alfa atravesaban la lámina de oro sin sufrir ninguna desviación. Así

como un pequeño porcentaje de partículas que chocaron directamente con el núcleo (probabilidad

muy baja dada la pequeñez del núcleo), produciéndose un rebote.

BIBLIOGRAFIA

1. Ernest Rotherford. Consultado noviembre del 2014, disponible en internet: http://www.tplaboratorioquimico.com/2010/01/el-experimento-de-ernest-rutherford-el.html#.VHUfIouG-A0

2. Experimento de Rutherford. Consultado noviembre del 2014, disponible en internet: http://www.tplaboratorioquimico.com/2010/01/el-experimento-de-ernest-rutherford-el.html#.VHUfIouG-A0

3. Experimento de Thomson. Consultado noviembre del 2014, disponible en internet http://clubensayos.com/Ciencia/ESTRUCTURA-AT%C3%93MICA-Y-ESPECTROS-AT%C3%93MICOS/1182287.html