Modello atomico di Rutherford

Il modello atomico di Rutherford o modello atomico planetario è un modello dell'atomo proposto da Ernest Rutherford. Rutherford diresse l'esperimento di Geiger e Marsden (anche noto, appunto, come esperimento di Rutherford) nel 19

9; l'analisi compiuta da Rutherford stesso nel 1911 (vedi Scattering Rutherford) suggerì che il modello atomico a panettone di J. J. Thomson non fosse corretto.

Il nuovo modello proposto da Rutherford aveva delle caratteristiche che sono rimaste anche in modelli successivi come la concentrazione della maggioranza della materia in un volume relativamente piccolo rispetto alle dimensioni atomiche (ossia un nucleo atomico) e la presenza di elettroni rotanti intorno ad esso, come i pianeti del sistema solare attorno al sole. L'atomo dunque, secondo questo modello, sarebbe in gran parte vuoto.

Punti fondamentali

Rutherford introdusse inoltre il concetto di peso atomico che era stato tralasciato dal predecessore Thomson nel modello a panettone, annettendo l'esistenza di un nuovo tipo di particella nella composizione del nucleo interno: i neutroni, fondamentali ai fini di una corretta determinazione del peso atomico.
Gli orbitali elettronici dell'atomo non influenzano lo scattering delle particelle alfa.
La maggior parte della carica atomica - espressa in unità della carica dell'elettrone (la carica fondamentale) - fino al più ad un numero uguale alla metà della massa dell'atomo - espressa in unità di massa atomica (si usava la massa dell'atomo di idrogeno come unità) - è concentrata in un volume molto piccolo -rispetto al volume dell'intero atomo - al centro dello stesso. Questa carica è responsabile dello scattering Rutherford.
La massa di atomi pesanti (come ad esempio l'oro) è concentrata nella regione centrale dove risiede anche la carica, dato che i calcoli non mostrano che sia spostata o deflessa da particelle alfa ad alta velocità che girano intorno al nucleo su cerchi, dette orbite.

Basi sperimentali del modello

Nel 1911 Rutherford propose il suo modello per la struttura atomica per spiegare i risultati del precedente esperimento di Geiger e Marsden, che indicavano la presenza di una concentrazione di carica (positiva) nel centro dell'atomo. Questa concentrazione è il nucleo atomico, tuttavia Rutherford non lo indicò mai con questo termine nel suo lavoro circondato da una nuvola di elettroni rotanti che orbitano intorno ad esso. Nel suo lavoro, tuttavia Rutherford propose che:

(inglese)

«For concreteness, consider the passage of a high speed α particle through an atom having a positive central charge N e, and surrounded by a compensating charge of N electrons.»

(italiano)

«Per concretezza, consideriamo il passaggio di particelle α attraverso un atomo che abbia una carica centrale N e e sia circondato dalla carica compensatrice di N elettroni.»

Da considerazioni energetiche Rutherford ricavò che il raggio della carica centrale degli atomi d'oro (che costituivano il bersaglio delle radiazioni nell'esperimento di Geiger e Marsden) doveva essere più piccolo di 3.4 x 10 ⁻¹⁴ m, mentre il raggio atomico per l'oro era conosciuto essere dell'ordine di 10⁻¹⁰ m. Rutherford concluse che la carica doveva essere quindi concentrata in un volume molto piccolo rispetto alle dimensioni atomiche.

Rutherford non attribuì alcuna struttura alle orbite degli elettroni tuttavia menzionò il modello atomico di Hantarō Nagaoka, nel quale gli elettroni erano disposti in anelli.

Note

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Voci correlate

Collegamenti esterni

Rutherford's Model by Raymond College, su rwc.uc.edu.
Rutherford's Model by Kyushu University, su www2.kutl.kyushu-u.ac.jp. URL consultato il 28 dicembre 2009 (archiviato dall'url originale il 2 settembre 2006).

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