Algumas observações interessantes sobre o famoso "Experimento de Rutherford" e sobre o formato dos orbitais atômicos

SOBRE O EXPERIMENTO DE RUTHERFORD

O experimento de Rutherford foi um marco fundamental na história da ciência, pois derrubou o modelo atômico anterior proposto por Thomson e levou à formulação de um novo modelo para o átomo. Realizado em 1909 por Hans Geiger e Ernest Marsden sob a supervisão de Ernest Rutherford, o experimento consistiu em bombardear uma fina lâmina metálica com partículas alfa. A expectativa, segundo o modelo de Thomson (o chamado “modelo do pudim de passas”), era que essas partículas atravessassem a lâmina com pouca ou nenhuma deflexão.

No entanto, os resultados surpreenderam: a maioria das partículas passou direto, mas algumas foram desviadas em grandes ângulos e outras até mesmo ricochetearam. Com base nisso, Rutherford concluiu que o átomo possuía um núcleo pequeno, denso e com carga positiva, onde se concentrava quase toda a massa do átomo. Essa descoberta deu origem ao modelo nuclear do átomo, no qual os elétrons orbitam em torno de um núcleo central — um conceito que revolucionou a física e a química.

No experimento clássico de Rutherford, o principal metal utilizado foi o ouro, na forma de uma fina lâmina metálica (com espessura de apenas alguns átomos).

No entanto, posteriormente, Rutherford e outros pesquisadores repetiram experimentos semelhantes com outros metais, como prata, platina, alumínio e cobre, para verificar se o padrão de espalhamento das partículas alfa variava com o tipo de átomo.

Por que o ouro foi o escolhido inicialmente?

• O ouro pode ser laminado em folhas extremamente finas (menor que 1 µm). É quimicamente estável e não oxida facilmente. Possui número atômico elevado (Z = 79), o que intensifica o efeito de espalhamento das partículas alfa, facilitando a detecção.

E os outros metais?

• Metais com menor número atômico, como alumínio (Z = 13) ou cobre (Z = 29), também foram usados, mas o desvio das partículas alfa era menos acentuado. Esses experimentos complementares ajudaram Rutherford a propor que a deflexão das partículas alfa está relacionada à carga nuclear do átomo — quanto maior o número atômico, maior a deflexão.

SOBRE O FORMATO DOS ORBITAIS ATÔMICOS

A equação de Schrödinger é fundamental para entender a origem e a forma dos orbitais atômicos, pois ela descreve, de maneira matemática, o comportamento das partículas quânticas, como os elétrons em um átomo.

O quadrado do módulo da função de onda, $|\Psi|^2$, representa a 

densidade de probabilidade de encontrar o elétron em uma certa posição.

🔬 Como isso se relaciona aos orbitais atômicos?

    A equação de Schrödinger é uma equação diferencial que, no caso do átomo de hidrogênio (o mais simples), pode ser resolvida exatamente. Sua solução nos dá uma função de onda ψ, que contém todas as informações possíveis sobre o elétron.

    O quadrado da função de onda (∣ψ∣²) representa a probabilidade de encontrar o elétron em determinada região do espaço — ou seja, define a distribuição espacial do elétron em torno do núcleo.

    As soluções da equação de Schrödinger para o elétron em um átomo fornecem conjuntos de números quânticos:

        n (principal): energia e tamanho do orbital

        l (secundário ou azimutal): forma do orbital

        m (magnético): orientação espacial

📐 E as formas dos orbitais?

As diferentes soluções para a equação, com diferentes valores de nn, ll e mm, resultam em funções de onda com diferentes geometrias — que chamamos de orbitais atômicos:

✳️ Resumindo:

A equação de Schrödinger fornece as funções de onda que descrevem os orbitais. A forma dos orbitais atômicos surge naturalmente dessas soluções — são as regiões onde há maior probabilidade de encontrar os elétrons.

Portanto, sem a equação de Schrödinger, não haveria base teórica rigorosa para explicar por que os orbitais têm as formas que têm.

Ramon Lamar de Oliveira Junior a partir de informações fornecidas pelo ChatGPT