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3
El átomo
3.2.
El modelo atómico de Rutherford
3.2.1. Experimento de Rutherford, Geiger
y Marsden
Para que los alumnos entiendan la conmoción que produjo el ex-
perimento de Geiger y Marsden, se les puede pedir que imaginen
que lanzan a gran velocidad bolas de acero del tamaño de una
pelota de tenis contra una bala o paca de paja o de algodón.
Nuestra hipótesis inicial es que como la bala solo contiene paja o
algodón, todas las bolas de acero deben atravesarla en línea recta
sin desviarse pero la gran sorpresa es que algunas bolas se desvían
mucho de su trayectoria rectilínea y otras, incluso, rebotan y vuel-
ven contra nosotros. Ante estos hechos,
¿seguirían manteniendo
la hipótesis de que la bala solo contiene paja o algodón? ¿Qué
puede haber en su interior?
Vídeo (simulación):
EXPERIMENTO DE GEIGER Y MARSDEN
Este vídeo muestra una simulación del experimento de Geiger y
Marsden. Explica cuáles deberían haber sido los resultados espe-
rados de acuerdo con el modelo de Thomson, y cuáles fueron los
resultados reales y la justificación de los resultados de acuerdo
con Rutherford. La locución está en inglés pero los textos están
en español.
Para que los alumnos entiendan que el átomo es prácticamen-
te espacio vacío y que, por eso, la mayor parte de las partículas
lo atraviesan con facilidad, es necesario resaltar las relaciones de
volumen entre el núcleo y el resto del átomo. Uno de los ejem-
plos típicos para ilustrar este punto es que si el electrón tuviese el
tamaño de un balón de futbol, el núcleo atómico presentaría un
diámetro de 130 m y el electrón se movería a una distancia de
6000 km del núcleo.
Otro ejemplo que se utiliza para dar una idea del tamaño relativo
del núcleo y del átomo es que si el átomo tuviera el tamaño de
un estadio de fútbol, el núcleo situado en el centro del césped,
tendría el tamaño de un guisante.
Enlace web:
SOBRE EL TAMAÑO DEL NÚCLEO Y EL ÁTOMO
En esta página web se visualiza muy bien el tamaño relativo del
núcleo y del átomo y además hay cuatro actividades interactivas
muy sencillas e interesantes.
Solución de las actividades
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El modelo de átomo propuesto por Thomson ha sido
comparado con una sandía. ¿Qué papel crees que re-
presenta la carne roja de esta fruta? ¿Y las semillas ne-
gras?
+
La carne roja de la sandía representa la esfera de carga positiva
continua y esponjosa que contiene casi toda la masa. Las se-
millas negras representan los electrones incrustado en ella.
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Dibuja un átomo de Thomson eléctricamente neutro
con siete cargas negativas incrustadas en una esfera
con la correspondiente carga positiva.
Sería una esfera con 7 cargas positivas e incrustadas hay 7
cargas negativas.
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En la experiencia de electrización de la barra de plástico
con la lana:
a)
¿Qué carga eléctrica poseen inicialmente la barra de
plástico y la lana?
Como se observa en el dibujo, inicialmente la barra de plás-
tico y la lana no poseen carga eléctrica, es decir, tienen el
mismo número de cargas positivas que de cargas negati-
vas.
b)
¿Qué carga eléctrica adquiere la barra de plástico
cuando se frota con la lana?
La barra de plástico adquiere carga negativa cuando se
frota con la lana ya que se lleva parte de los electrones de
la lana.
c)
¿Qué carga eléctrica adquiere la lana?
La lana adquiere carga positiva ya que ha perdido parte de
sus electrones.
d)
¿Quién ha perdido electrones, la barra de plástico o
la lana?
La lana ha perdido electrones y la barra de plástico los ha
ganado.
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¿Cómo deberían comportarse las partículas positivas al
incidir con el átomo según el modelo de Thomson?
+
+
+
+
+
+
+
+
Partículas
Átomos
Según el modelo de Thomson las partículas alfa deberían atra-
vesar la lámina sin ser apreciablemente desviadas de su trayec-
toria rectilínea ya que son como proyectiles atravesando una
masa esponjosa.
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¿Qué les ha sucedido a las partículas que describen las
trayectorias 1, 2 y 3?
1
3
2
+
+
++
+
+
+
Las partículas que siguen la trayectoria 1 han pasado lejos del
núcleo y, por tanto, no se han desviado. Las partículas con la
trayectoria 2 han pasado muy cerca del núcleo y se han des-
viado mucho de su trayectoria. Las partículas que describen la
trayectoria 3 han colisionado directamente contra el núcleo y
rebotan en la dirección de la que proceden.
