Ernest Rutherford nació en Bridgewater, cerca de la ciudad de Nelson en Nueva Zelanda el 30 de Agosto de 1871. Fue el cuarto de los doce hijos de unos emigrantes británicos. Se graduó en Física y Matemática en 1893 en el Canterbury College.
En 1895 se trasladó a la Universidad de Cambridge, donde trabajó bajo la dirección de J. J. Thompson en el prestigioso Cavendish Laboratory. En 1898 descubrió las partículas alfa y beta en la radiación del uranio.
En 1907 regresó a Inglaterra como profesor en la Universidad de Manchester, donde junto a Geiger y Marsden realizó su más extraordinario descubrimiento. Al bombardear con partículas alfa una lámina de oro, observaron que aproximadamente una de cada 8000 partículas era desviada más de 90 grados.
Este resultado fue explicado por Rutherford en 1911 al proponer el modelo planetario del átomo, en el cual los electrones orbitan en torno a un núcleo cargado positivamente.
En 1919 regresó a Cambridge como director del Cavendish Laboratory, donde logró transmutar artificialmente un elemento y descubrió el protón. Recibió el Premio Nobel de Química en 1908.
Partículas Subatómicas Fundamentales
Partículas Subatómicas Fundamentales
Las tres partículas fundamentales del átomo son:
Electrón
- Símbolo: \( e^- \)
- Carga: \( -1 \)
- Masa: 0,00055 u.m.a
Protón
- Símbolo: \( p^+ \)
- Carga: \( +1 \)
- Masa: 1,0073 u.m.a
Neutrón
- Símbolo: \( n \)
- Carga: 0
- Masa: 1,0087 u.m.a
Masas en gramos
1 u.m.a = \( 1{,}66 \cdot 10^{-24} \) g
\( m_{e^-} = 9{,}11 \cdot 10^{-28} \) g
\( m_{p^+} = 1{,}672 \cdot 10^{-24} \) g
\( m_n = 1{,}675 \cdot 10^{-24} \) g
Orden de masas
\[ m_n > m_{p^+} > m_{e^-} \]
El Experimento de Rutherford
Experimento de Rutherford
El experimento consistía en bombardear una fina lámina de oro con partículas alfa. Para observar el resultado, alrededor de la lámina se colocó una pantalla fluorescente.
Observaciones
Estudiando los impactos sobre la pantalla fluorescente, Rutherford observó tres comportamientos:
La mayoría de las partículas alfa atravesaban la lámina sin desviarse
Algunas partículas se desviaban
Muy pocas partículas rebotaban
Analogía con una Reja
Lo que ocurrió fue similar a lanzar pequeños papeles a través de una reja:
La mayoría pasa sin desviarse → porque la mayor parte de la reja es espacio vacío
Algunos pasan desviándose → porque rozan los barrotes de la reja
Muy pocos rebotan → porque chocan de frente contra los barrotes
Explicación con el Átomo
Mayoría atraviesa sin desviarse → La mayor parte del átomo es espacio vacío
Algunos se desvían → Pasan cerca de centros con carga positiva (igual tipo que las partículas alfa → repulsión)
Muy pocos rebotan → Chocan frontalmente contra el núcleo de carga positiva
Conclusión
Rutherford concluyó que el átomo posee un núcleo pequeño, denso y cargado positivamente en su centro, rodeado de electrones en órbita. La mayor parte del átomo es espacio vacío.
Notación Atómica
Notación Atómica
La representación de un átomo se escribe como:
${}^{A}_{Z}E^{q}$
Donde:
- E = Símbolo del elemento químico
- A = Número de masa
- Z = Número atómico
- q = Carga de la especie (si $q = 0$, no se coloca)
Relaciones importantes
$Z = N.° de protones (p^+)$
$A = Z + N$
$N = A - Z$
Ejemplos
Aluminio: ${}^{27}_{13}Al \Rightarrow Z = 13,\ A = 27,\ N = 14$
Hierro: ${}^{56}_{26}Fe \Rightarrow Z = 26,\ A = 56,\ N = 30$
Carbono: ${}^{14}_{6}C \Rightarrow Z = 6,\ A = 14$
Sodio: ${}^{23}_{11}Na \Rightarrow Z = 11,\ A = 23$
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