Modelo Atómico de Rutherford

MODELO ATÓMICO DE RUTHERFORD

Ernest Rutherford es conocido principalmente por el descubrimiento del núcleo atómico y por las grandes figuras de la física que estudiaron y trabajaron bajo su dirección. Pero estos hechos que bastarían para definir a una gran figura de la ciencia, solo fueron una parte de su carrera.

En su modelo atómico, Rutherford llegó a la conclusión de que la masa del átomo se concentraba en una región pequeña de cargas positivas que impedían el paso de las partículas alfa. Sugirió un nuevo modelo en el cual el átomo poseía un núcleo o centro en el cual se concentra la masa y la carga positiva, y que en la zona extranuclear se encuentran los electrones de carga negativa. Y como nos damos cuenta, aún no surge el concepto de "neutrón". 

La importancia del modelo de Rutherford residió en proponer por primera vez la existencia de un núcleo en el átomo (término que, paradójicamente, no aparece en sus escritos). Lo que Rutherford consideró esencial, para explicar los resultados experimentales, fue "una concentración de carga" en el centro del átomo, ya que sin ella, no podía explicarse que algunas partículas fueran rebotadas en dirección casi opuesta a la incidente. Este fue un paso crucial en la comprensión de la materia, ya que implicaba la existencia de un núcleo atómico donde se concentraba toda la carga positiva y más del 99,9% de la masa. Las estimaciones del núcleo revelaban que el átomo en su mayor parte estaba vacío.

Rutherford propuso que los electrones orbitarían en ese espacio vacío alrededor de un minúsculo núcleo atómico, situado en el centro del átomo. Además se abrían varios problemas nuevos que llevarían al descubrimiento de nuevos hechos y teorías al tratar de explicarlos:

Antes de que Rutherford propusiera su modelo atómico, los físicos aceptaban que las cargas eléctricas en el átomo tenían una distribución más o menos uniforme.

Rutherford y la Radioactividad

En 1898, se cruzó una oportunidad inmejorable para Rutherford: la Universidad McGill de Montreal le ofreció una plaza de profesor y un laboratorio envidiable. Era en una época en la que los rayos X eran el elemento favorito de investigación, pero Rutherford estaba más interesado por las emisiones radiactivas de ciertos elementos. Su interés por la radiactividad, a la que muchos habían dado carpetazo cegados por los grandes resultados de los rayos X, a la postre le ayudó a conseguir el premio Nobel y sus descubrimientos más importantes.

Así, descubrió que la radiactividad era producida por la desintegración espontánea de átomos. También estudió los distintos tipos de emisiones producidas, que en concreto eran tres:

– Radiación α (alfa): constituida por partículas α, que son átomos de Helio desprovistos de sus electrones.

– Radiación β (beta): constituida por electrones.

– Radiación γ (gamma): radiación electromagnética de altísima frecuencia y, por tanto, constituida por fotones —al igual que la luz—.

Todavía desconocía la naturaleza exacta de estas partículas, pero sí sabía con certeza que la radiación α estaba compuesta por partículas “pesadas” y, al igual que la  β, resultaba afectada por campos magnéticos.

Fisión Nuclear

Es una reacción nuclear en la que se bombardea con un neutrón el núcleo de un átomo pesado e inestable, para que se divida en dos átomos más livianos y se liberen otros neutrones y gran cantidad de energía. Los átomos pesados e inestables más utilizados en la fisión nuclear son los de uranio y plutonio. Para iniciar la fisión solo, se necesita un neutrón que divide el núcleo, originando dos átomos diferentes, neutrones y energía; los neutrones bombardean los nuevos núcleos y los fisiona, produciendo núcleos de átomos más pequeños, más neutrones y más energía; el proceso químico continúa sucesiva e incontrolablemente hasta llegar a un átomo estable.

Fusión Nuclear

Proceso nuclear por medio del cual se unen átomos de núcleos livianos para formar un átomo con núcleo pesado. En la fusión nuclear se libera más energía que en la fisión y no produce radiaciones dañinas y contaminantes. Por ejemplo, las altísimas temperaturas en el proceso de formación del Universo permitieron que se iniciara y mantuviera la reacción termonuclear que se da en el Sol y en las otras estrellas.

La temperatura tan elevada que hay en el centro del Sol permite que los núcleos se fusionen y liberen exuberantes cantidades de energía que mantiene el proceso de unión y cuya producción llega hasta la Tierra, siendo la principal fuente energética del planeta. Se cree que la reacción principal de la fusión nuclear se basa en la unión de cuatro núcleos de hidrógeno (livianos) para producir uno de helio (pesado), más energía.