(UFMG) Em 1909, Geiger e Marsden realizaram, no laboratório do professor Ernest Rutherford, uma série de experiências que envolveram a interação de partículas alfa com a matéria. Esse trabalho ás vezes é referido como "Experiência de Rutherford". O desenho a seguir esquematiza as experiências realizadas por Geiger e Marsden. Uma amostra de polônio radioativo emite partículas alfa que incidem sobre uma lâmina muito fina de ouro.Um anteparo de sulfeto de zinco indica a trajetória das partículas alfa após terem atingido a lâmina de ouro,uma vez que,quando elas incidem na superficie de ZnS,ocorre uma cintilação. A) Explique o que são partículas alfa ?B) Descreva os resultados que deveriam ser observados nessa experiência se houvesse uma distribuição homogênea das cargas positivas e negativas no átomo?C) Descreva os resultados efetivamente observados por Geiger e Marsden?D) Descreva a interpretação dada por Rutherford para os resultados dessa experiência?
Soluções para a tarefa
a) Assim como mostra a imagem, uma partícula alfa é um "projétil" do 2 nêutrons e 2 prótons que, neste caso, saiu do núcleo do polônio. No núcleo de um átomo de polônio existem 125 nêutrons e 84 prótons. Com seu núcleo instável na experiência, 2 nêutrons e 2 prótons (que corresponde a um átomo de hélio) são expulsos com muita energia de cada átomo e bombardeiam a folha de ouro.
b) se as cargas fossem homogêneas, a maioria das partículas alfa bateriam e retornariam ou sofreriam grande desvio de direção ao entrar em contato com a barreira.
c) o resultado, na verdade, foi que a massiva maioria (98%) das partículas alfa passaram pela lâmina de ouro sem nenhuma dificuldade e não sofreram desvio no caminho, como se a lâmina de ouro nem estivesse no caminho.
d) a interpretação de Rutherford foi de que havia um enorme espaço entre os átomos por onde as pequenas partículas alfa pudessem passar sem nenhuma dificuldade e que esse espaço entre um núcleo e outro era gigantescamente enorme (em comparação com o espaço que o próprio núcleo ocupava) para que 98% das partículas não se deparassem com um núcleo/barreira. Além disso, propôs que o núcleo era +, já que repelia as cargas alfa + que passava perto, e que o espaço ao seu redor era onde ficavam os elétrons e, por isso, era negativa. Concluiu que o núcleo era pequeno e maciço e que à sua volta existia uma eletrosfera grande, vazia e negativa.
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a) Partículas alfa são partículas que possui prótons e nêutrons na sua composição.
Desta forma, as partículas alfa possuem 02 prótons e 02 nêutrons, podendo ser classificada como um núcleo, só que de hélio, possuindo carga positiva, justamente devido ao fato de possuir + 02 prótons e 02 nêutrons, resultando em uma carga de +02.
A partícula alfa, é um tipo de radiação, desta forma, existem outros tipos de radiação, que são a beta e a gama, onde a beta possui partículas negativas, onde beta e gama, não possuem nenhuma massa, de modo que sempre existe a radiação gama na radiação.
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b) Os resultados que deveriam ser observados nessa experiência com a distribuição homogênea de cargas positivas e negativas, é: as partículas alfa iriam voltar ou ser desviadas.
Isto porque, as partículas alfa, ao ingressar em contato com um obstáculo, haja vista possuir carga e massa positiva, caso houvesse uma distribuição homogênea das cargas positivas e negativas do átomo, poderia facilmente desviar do obstáculo devido a polaridade.
Ainda mais, as partículas alfas poderiam não desviar, mas voltar para a sua origem, haja vista os polos estarem homogêneos e não ter como haver interação entre as partículas alfa e a referida matéria, ou seja, a lâmina de ouro mencionada.
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c) Os resultados efetivamente observados por Geiger e Mardsen, foi que a maioria das partículas alfa ingressaram na lâmina de ouro.
Sendo assim, os resultados que Geiger e Mardsen puderam observar com determinado experimento, fora que as partículas alfa não obtiveram dificuldade para atravessar a lâmina de ouro, justamente devido a não homogeneidade dos polos.
Deste modo, fora claro que as partículas alfa nem perceberam que de fato havia um obstáculo no caminho, devido a sua grande afinidade com a barra de ouro, haja vista a polaridade de ambas estar adequada para que as partículas alfa realizasse a passagem na lâmina de ouro.
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d) A interpretação que Rutherford compreendeu desta experiência foi que havia um espaço entre os átomos e as partículas alfa seriam capazes de atravessar.
Desta forma, a conclusão que Rutherford obteve desta experiência foi que já que havia um espaço significativo entre os átomos, seria totalmente possível que as partículas alfas atravessassem sem nenhuma dificuldade com relação a isso.
Além deste fator, verificou-se que já que o núcleo era positivo e em volta haviam elétrons, que são negativos, fazia com que ambos entrassem em sintonia, e permitia que as partículas alfa ingressassem na lâmina de ouro, haja vista possuir radiação do tipo positivo.
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