¿Cómo produjo Sir Ernest Rutherford una lámina de oro que tenía aproximadamente 1,000 átomos de grosor?

Answer 1

Este es uno de esos raros logros que realmente suena mucho más impresionante de lo que realmente es (normalmente es al revés, las cosas suenan fáciles, ¡pero en realidad requieren años de esfuerzo!)

Un poco de antecedentes: la pregunta se refiere a la lámina de oro utilizada por Ernest Rutherford en un experimento de 1909, en el que disparaban partículas \ math [/ math] a una lámina delgada de oro – y observaron una serie de partículas rebotando directamente hacia atrás de la lámina. Rutherford describió esto “como si le hubieras disparado una concha de 15 pulgadas a un pedazo de papel de seda y volviera y te golpeara”.

Este experimento se usó como evidencia en el documento de 1911 donde Rutherford introdujo la idea del núcleo atómico.

Es un experimento muy famoso e históricamente importante.

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Así que – de vuelta al oro. ¿Qué grosor tiene 1000 átomos de grosor?

Bueno, si estamos siendo muy exactos, la primera pregunta que debemos hacer es … ¿en qué dirección? El oro forma una estructura FCC (cúbica centrada en la cara), como esta:

1000 átomos en una dirección pueden ser muy diferentes a 1000 átomos en otra dirección …

Para simplificar (y porque es súper fácil para Google, y de todas formas no hace mucha diferencia), voy a suponer que estamos hablando de 1,000 células convencionales , lo que significa que en esencia tenemos 1,000 de estas cubos que forman el grosor de la lámina, por lo que el grosor es simplemente [math] 1,000 \ times a [/ math], la longitud de la celda (llamada constante de celosía).

La constante de celosía para el oro es aproximadamente la mitad de un nanómetro.

Eso significa que el grosor de esta lámina de lámina es de 0.5 micrones , o 2 millonésimas de metro.

Suena bastante delgado, ¿verdad?

En realidad, es muy fácil hacer oro tan delgado.

¡Sigues golpeando con un martillo!

Esta es una imagen de una bolita de oro de 5 mm de diámetro, que ha sido “golpeada con un martillo” muchas, muchas veces, produciendo una hoja de 0.5m [math] ^ 2 [/ math] en el área, y aproximadamente [math] 0.2 [/ math] micras de espesor – la mitad del grosor de la lámina de Rutherford!

Este proceso se llama Goldbeating y se conoce desde los antiguos egipcios, hace más de 5,000 años. Se sabía que producían láminas de oro de aproximadamente 0,1 micras, 5 veces más delgadas que la lámina de Rutherford, de apenas 200 átomos de espesor.

Realmente no bromeaba con golpearlo con un martillo, aquí hay algunos batidores de oro en Birmania / Myanmar:

Sigues golpeando el oro, girándolo y volviéndolo a golpear, ¡y al final acabas con una pequeña cantidad de oro que produce enormes hojas!

Este proceso se utiliza para producir capas ultrafinas de oro, para uso en dorado:

¡E incluso en la comida!

¡Puedes ver cuán delgada es esta hoja de oro comestible, porque es realmente bastante barata!

Aquí hay algunos que encontré por £ 3.99 (aproximadamente $ 5.00) en línea [1]

También tiene 24 quilates, por el precio de un café grande de Starbucks. ¡Debe ser super delgado!

Este proceso ha estado en uso durante miles de años, se ha utilizado para cubrir algunas de las piezas de arte y arquitectura más famosas de la historia, e incluso se ha abierto camino en nuestra comida.

Entonces, ¿cómo consiguió Rutherford una lámina tan delgada?

¡Probablemente lo acaba de comprar en una tienda!

Notas al pie

[1] https://www.ocado.com/webshop/pr…

Answer 2

En sus famosos experimentos de dispersión de partículas alfa, Rutherford estaba usando una lámina de oro de aproximadamente 4 × 10 ^ 5 cm de grosor.

Veamos si esto corresponde a un espesor de alrededor de 1000 átomos de oro.

El tamaño de los átomos es de unos 10 ^ -8 cm. Entonces, el grosor de 1000 átomos correspondería a un grosor de 10 ^ -8 × 1000 = 10 ^ -5 cm de grosor. Así que Sir Rutherford estaba usando una lámina de oro de este espesor.

Como usted sabe, el oro es altamente maleable y se puede batir en hojas muy finas.

¿Has visto cómo se hacen ‘varks’ de oro / plata, poner en dulces. En el área de Chandni Chowk, en la antigua Delhi, hay artesanos que hacen estas ‘varks’, en un carril llamado ‘Balli-Maran. Una vez, cuando solía haber un canal a lo largo de toda la longitud del Chandni Chowk, desde el Fuerte Rojo en un extremo hasta Fateh-Puri, en el otro extremo, Balli-Maran solía estar habitado por barqueros que solían remar usando largos postes de bambú. (Ballis).

Inicialmente, se corta un alambre delgado del metal en trozos de 1–2 mm de largo, cada pieza de alambre se coloca entre dos capas de algunas hojas de la parte del animal sacadas del estómago de los animales muertos. Estos son golpeados por un pequeño martillo con suavidad pero repetidamente, convirtiendo el alambre en láminas. Los cuales son nuevamente cortados en trozos pequeños y se repiten procesos enteros. Esto produce láminas delgadas.

Pero esto produce una lámina de grosor desigual. Para el trabajo científico, se coloca un alambre delgado de oro entre dos láminas de metal de tantalio y láminas enrolladas a través de una prensa de rodillos. Este proceso se repite para obtener el espesor deseado. El grosor se estima al conocer el peso del metal inicialmente iniciado y el área de la hoja obtenida, y al conocer la densidad del metal dorado.

Espero haber sido de ayuda para detallar el método.

Answer 3

Las láminas de oro a las que otros se refieren batían con un mazo de madera. La lámina de oro se inserta entre las hojas de cuero y, finalmente, se vuelve tan delgada que puede cubrir los bordes de las páginas de los libros.

Otra forma de hacer capas de oro extremadamente finas es a través de deposición electrónica. El oro está en una solución y se adhiere a una superficie metálica cuando se aplica electricidad

Answer 4

Si está preguntando por qué la lámina era tan delgada, vea:

¿Por qué se utilizó una ” lámina muy fina de metal dorado (es decir, lámina de oro) ” en el experimento de dispersión de partículas alfa de Rutherford? ¿Cuál fue la ventaja de tomar una lámina tan delgada de metal dorado en el experimento?

Answer 5

Lo compró en una tienda.

La pepita de oro se enrolla primero en un molino de orfebrería y luego se tritura en un diluyente. El oro es el más maleable de todos los metales, y puede ser enrollado, aplanado, golpeado y golpeado en una delgadez increíble. La hoja de oro tiene un grosor aproximado, y es fácil de producir ya sea con balanceo o martillado. Ver la hoja de oro.

El oro puede ser golpeado en una hoja de 0,0001 mm de espesor. Eso es un cuarto del grosor de la lámina que Rutherford usó, por lo que no fue nada inusual.

Answer 6

“¿Cómo Sir Ernest Rutherford produjo una lámina de oro que tenía aproximadamente 1,000 átomos de espesor?”

Este video de 15 minutos muestra exactamente cómo se hizo y se hace:

Me pareció fascinante.

-Doug

Answer 7

Eso no es demasiado difícil. El oro es muy dúctil y el espesor de dicha lámina es del orden de una micra. Los artesanos saben cómo hacerlo y láminas más delgadas también.

Rutherford no conocía la estructura del oro, pero sabía que se podían fabricar láminas súper delgadas.

Answer 8

Vale la pena señalar que el efecto Hall cuántico se observa al tirar del cable de oro hasta el espesor de un solo átomo, el oro es tan maleable como físicamente posible.

Answer 9

El oro es muy dúctil, lo que significa que se puede hacer una lámina muy delgada. Un grosor de 1000 átomos significa que el número promedio de átomos a través de la lámina es 1000.

Answer 10

Esto significa que si recortara la lámina y contara la cantidad de átomos de oro de arriba a abajo, contaría 1,000.

Answer 11

Al ser el elemento más maleable, no debe haber sido una tarea muy difícil para un científico hacerlo.