El experimento de la lámina de oro y la evolución de los modelos atómicos

Resumen

El texto describe el experimento de la lámina de oro realizado por Geiger y Marsden bajo la dirección de Rutherford, y explica cómo sus resultados llevaron a revisar el modelo atómico de Thomson. Después recorre la evolución de los modelos atómicos de Thomson, Rutherford y Bohr. El estudiante aprenderá las características de cada modelo y por qué cada uno sustituyó al anterior.

Puntos clave

Geiger y Marsden, colaboradores de Rutherford, usaron partículas alfa emitidas por uranio dirigidas contra una lámina de oro muy fina.
Según el modelo de Thomson, las partículas alfa deberían atravesar la lámina sin desviarse.
La mayoría de las partículas atravesó la lámina sin desviarse; una de cada 10.000 rebotó hacia atrás.
Rutherford propuso un núcleo pequeño con protones y neutrones que concentra la carga positiva y la masa, con electrones girando a su alrededor.
Bohr propuso que los electrones se mueven en órbitas específicas sin emitir energía, y que los saltos entre órbitas explican los espectros atómicos.

Ponte a prueba

El Experimento de la Lámina de Oro

Antecedentes

Hans Geiger (1882-1945) y Ernest Marsden (1889-1970), colaboradores de Rutherford, llevaron a cabo un experimento crucial aprovechando los descubrimientos sobre la radioactividad.

Utilizaron materiales con uranio que emitían rayos alfa, compuestos por partículas de carga positiva y alta energía.

Procedimiento

Se empleó una lámina de oro muy fina (de pocos átomos de espesor) y se dirigió un haz de partículas alfa (con carga positiva) hacia ella.
Según el modelo atómico de Thomson, las partículas alfa deberían atravesar la lámina sin dificultad.
Se colocó uranio, que produce rayos alfa, en un bloque de plomo. Estos rayos se dirigían directamente a la lámina de oro. Para rastrear la trayectoria de las partículas alfa después de chocar con la lámina, se rodeó esta con una película fotográfica.
Resultados:
- La mayoría de las partículas alfa atravesaron la lámina sin desviarse.
- Una pequeña proporción atravesó la lámina con una ligera desviación.
- Una de cada 10.000 partículas alfa rebotó y regresó hacia atrás.

Interpretación y Evolución de los Modelos Atómicos

Modelo de Thomson

Thomson propuso que, dado que los electrones tenían una masa mucho mayor que la del electrón, deberían ocupar más espacio. En su modelo, el átomo era una gran masa de carga positiva (protones) con electrones insertados en ella. El átomo es neutro, por lo que tiene tantos protones como electrones. Thomson realizó experimentos en tubos de descarga que contenían gas a baja presión.

Modelo de Rutherford

Rutherford postuló que el átomo está formado por un núcleo muy pequeño que contiene protones y neutrones, donde se concentra toda la carga positiva y la masa. Los electrones giran alrededor del núcleo, formando la corteza.

Sin embargo, este modelo no explicaba la estabilidad del átomo ni el espectro de los átomos.

Modelo de Bohr

Bohr propuso que el átomo está formado por un núcleo con protones y neutrones, y una corteza con electrones.

Los electrones solo se mueven en órbitas específicas. En estas órbitas, aunque giren, no emiten energía.
En cada órbita, el electrón tiene cierta energía, que es menor cuanto más cerca está del núcleo.
Cuando el electrón pasa de una órbita a otra, absorbe o emite la energía que observamos en los espectros atómicos.

El modelo de Bohr se conoce como el modelo de capas.

Preguntas frecuentes

¿Qué resultado sorprendente obtuvieron Geiger y Marsden en el experimento de la lámina de oro?

Una de cada 10.000 partículas alfa rebotó y regresó hacia atrás. Este resultado no era compatible con el modelo de Thomson.

¿Qué limitación tenía el modelo de Rutherford?

Según el texto, este modelo no explicaba la estabilidad del átomo ni el espectro de los átomos.

¿En qué se diferencia el modelo de Bohr del de Rutherford?

Bohr propuso que los electrones solo se mueven en órbitas específicas en las que no emiten energía, y que la energía se absorbe o emite al cambiar de órbita.