Descreva o experimento de Rutherford e como ele contribuiu para a descoberta da dimensão do núcleo atômico. Explique o procedimento matemático (baseado na energia envolvida na colisão frontal das partículas alfa com o núcleo atômico) para a determinação do raio mínimo do átomo.
Respostas
os eletrions giram em volta do nucleo na atmosfera.
A partir do espalhamento desssas partículas, Rutherford estimou o raio nuclear, considerando que este é aproximadamente igual à distância mais próxima ao núcleo, atingida pela partícula a. Vejamos como se faz este cálculo.
A partícula tem energia cinética Ec=7.7 Mev. Quando esta partícula é lançada frontalmente contra o núcleo, a interação Coulombiana faz com que sua energia cinética seja transformada em energia potencial eletrostática. Quando toda a energia cinética é transformada em energia potencial, a partícula chega à distância mais próxima, e pára. Nesse momento,
Ec=(1/4pe0)(2Ze2/r0).Utilizando os valores numéricos conhecidos (1/4pe0 =9x109 Nm/C2; e=1.6x10-19 C), obtém-se
r0=3x10-14 m.Portanto, o raio do núcleo de ouro deve ser menor do que 3x10-14 m, isto é, menos do que 1/10000 do raio atômico. É razoável esperar que o volume nuclear seja proporcional ao número de massa. Assim, considerando o núcleo como uma esfera de raio R, tem-se
R=R0A1/3,onde R0=1.2x10-15 m.Para o ouro, A=197, tem-se R=7x10-15m. Com esta dimensão, resulta que a densidade da matéria nuclear é da ordem de 2x1017 kg/m3.
As dimensões nucleares são mais convenientemente descritas através de uma nova unidade, denominada fermi ou fentômetro (fm), definida por 1 fm = 10-15m.