Wyjaśniamy, czym jest model atomowy Rutherforda i jakie są jego główne postulaty. Jak wyglądał eksperyment Rutherforda.
Jaki jest model atomowy Rutherforda?
Model atomowy Rutherforda, jak sama nazwa wskazuje, był jednym z modeli proponowanych do wyjaśnienia Struktura wewnętrzne z atom. W 1911 r. brytyjski chemik i fizyk Ernest Rutherford zaproponował ten model na podstawie wyników jego badań eksperymentowanie ze złotym liściem.
Model ten stanowił zerwanie z wcześniejszymi modelami, takimi jak model atomowy Daltona i model atomowy Thompsona, oraz krok naprzód w stosunku do modelu obecnie akceptowanego.
W jego model atomowyRutherford zaproponował, że atomy mają centralne jądro, w którym największy procent ich masa. Ponadto, zgodnie z tą teorią, to jądro ma dodatni ładunek elektryczny i krążą wokół niego cząstki o przeciwnym ładunku i mniejszych rozmiarach (elektrony).
Według jego rozważań atom działał jako Układ Słoneczny elektronów krążących wokół cięższego jądra atomowego, tak jak planety wokół Słońce.
Model atomowy Rutherforda można podsumować w trzech następujących twierdzeniach:
- Większość masy atomowej koncentruje się w jądrze, które jest coraz większe. waga niż reszta cząstkii obdarzony dodatnim ładunkiem elektrycznym.
- Wokół jądra i w dużych odległościach od niego znajdują się elektrony, z ujemnym ładunkiem elektrycznym, które okrążają go po torach kołowych.
- Suma dodatnich i ujemnych ładunków elektrycznych atomu powinna w rezultacie dać zero, to znaczy powinny być równe, aby atom był elektrycznie obojętny.
Rutherford nie tylko zaproponował tę strukturę dla atomu, ale także obliczył jego rozmiar i porównał z rozmiarem jądra i doszedł do wniosek że znaczna część składu atomu to pusta przestrzeń.
Z drugiej strony model ten ma pewne ograniczenia, które można rozwiązać wraz z postępem wiedza, umiejętności i technologia:
- Nie można wyjaśnić, jak to możliwe, że w jądrze atomowym utrzymywany jest zbiór dodatnich ładunków, skoro powinny się one odpychać, ponieważ wszystkie są ładunkami tego samego znaku.
- Stabilności atomu nie można było wytłumaczyć, ponieważ rozważając elektrony o ładunku ujemnym, które krążą wokół dodatniego jądra, w pewnym momencie te elektrony musiały stracić Energia i opaść na rdzeń.
Model atomowy Rutherforda obowiązywał przez krótki czas i został zastąpiony modelem atomowym zaproponowanym przez duńskiego fizyka Nielsa Bohra w 1913 roku, w którym rozwiązano niektóre z ograniczeń i włączono teoretyczne propozycje opracowane przez Alberta Einsteina w 1905 roku.
Eksperyment Rutherforda
Eksperymentalna metoda Rutherforda rozpoczęła się od kilku cienkich arkuszy złota, które byłyby bombardowane w laboratorium jądrami helu (cząstkami alfa, które mają ładunek dodatni), mierząc w ten sposób kąty odchylenia wiązki cząstek przechodzących przez złoto.
To zachowanie, które czasami osiągało odchylenia dochodzące do 90°, nie zgadzało się z dominującym wówczas modelem atomowym zaproponowanym przez Thompsona.
Model Thompsona sugeruje, że atom jest dodatnią sferą z osadzonymi w niej ujemnie naładowanymi elektronami. Z tego powodu model przypomina budyń z rodzynkami: budyń byłby atomem, a rodzynkami byłyby elektrony.
Z drugiej strony model Rutherforda mówi, że atom ma ładunek dodatni skoncentrowany w jądrze, a elektrony krążą wokół niego. Gdyby atom miał strukturę proponowaną przez Thompsona, cząstki alfa (dodatnie) przechodząc przez złotą folię powinny podążać za ich trajektorią lub nieznacznie odchylać się. Jednak to, co się stało, to zaobserwowanie odchyleń tych cząstek do 90 i 180 °, co pokazało, że atom rzeczywiście ma ładunek dodatni skoncentrowany w swoim centrum (jak proponuje Rutherford) i nie jest rozłożony w sferze ( zgodnie z propozycją Thompsona).