Modelos atómicos (Bohr-Rutherford) y experimento de la lámina de oro

Enunciado: Observando la imagen que recoge la evolución de los modelos atómicos (Dalton, Thomson, Rutherford, Bohr y Schrödinger), ¿cuál sería la relación adecuada entre el modelo de Bohr y el modelo de Rutherford?

1. Se analiza el modelo de Rutherford (1911): propone un núcleo pequeño y denso, cargado positivamente, alrededor del cual se mueven los electrones, sin precisar todavía niveles fijos de energía.
2. Se analiza el modelo de Bohr (1913): incorpora la idea de que los electrones giran alrededor del núcleo en órbitas o niveles de energía determinados (no cualquier órbita, sino niveles discretos).
3. Se comparan las dos propuestas: la idea que Bohr mantiene de los electrones girando alrededor del núcleo en niveles ya la planteaba de modo general Rutherford.
4. Se evalúan las opciones:
   • a) invierte los roles: atribuye los niveles a Rutherford y la órbita simple a Bohr, cuando ocurre al revés.
   • b) también invierte: da los niveles a Bohr, pero el movimiento de los electrones alrededor del núcleo lo atribuye a ambos; la opción correcta distingue mejor ambos modelos.
   • c) lo expone con claridad: Rutherford establece que los electrones giran alrededor del núcleo; Bohr afirma que esos electrones giran alrededor del núcleo por niveles.
   • d) es errónea porque Rutherford no habla de neutrones girando alrededor de protones.
5. Se descarta la opción d: el neutrón se propone años después (Chadwick, 1932) y no es parte del modelo de Rutherford.

Enunciado: ¿Cuál de los procedimientos describiría de modo correcto el experimento de Rutherford con la lámina de oro (1911)?

1. Se recuerda el experimento: se hizo incidir un haz de partículas alfa (núcleos de helio, cargados positivamente) sobre una lámina muy delgada de oro.
2. Se observó que casi todas las partículas atravesaban la lámina sin desviarse, pero unas pocas (aproximadamente 1 de cada 8000) se desviaban e incluso rebotaban en dirección contraria.
3. Se interpreta: si el átomo fuera un "pastel de carga" uniforme (modelo de Thomson), todas las partículas pasarían sin desviarse; la desviación rebotando evidencia una carga positiva concentrada y muy masiva: el núcleo.
4. Se contrastan las opciones:
   • a) afirma que todas las partículas atravesaron la lámina; no explica por qué se deduce el núcleo.
   • b) describe rayos beta sobre plata, que no corresponde al experimento clásico ni a la conclusión buscada.
   • c) menciona correctamente partículas alfa sobre lámina de oro, señala que no todas la atravesaron y que algunas rebotaron, lo cual permitió descubrir el núcleo del átomo.
   • d) afirma que todas las partículas no la atravesaron, lo cual contradice la observación experimental.

Enunciado: Un tubo de PVC frotado mueve una bolita de tecnopor y, al acercarse otra bolita, ésta es rechazada. ¿Qué enunciado explica mejor el procedimiento?

1. Se describe el fenómeno: al frotar el tubo de PVC con un paño (o con el propio cabello), éste adquiere carga estática negativa; atrae a la bolita de tecnopor, que inicialmente está neutra.
2. Se explica la atracción: un cuerpo cargado (negativo) atrae cuerpos neutros porque induce en ellos una polaridad: la cara cercana queda positiva y la lejana negativa; la fuerza de atracción (cara positiva-cuerpo cargado) es mayor que la de repulsión.
3. Se explica la repulsión: al tocar la bolita con el tubo, ésta adquiere la misma carga negativa que el tubo; dos cuerpos con carga de igual signo se repelen; por eso, al acercar una segunda bolita ya cargada, ésta es rechazada.
4. Se contrastan las opciones:
   • a) dice que la bola de tecnopor tiene carga positiva; es incorrecta porque la repulsión exige cargas del mismo signo y la atracción inicial se da con cuerpo neutro o de signo opuesto.
   • b) indica que el tubo adquiere carga negativa, que atrae a la bola de tecnopor (neutra inicialmente) y que la repulción se debe a que ambas tienen la misma carga; corresponde al comportamiento observado.