Model Atòmic de Rutherford
Tots hem vist cireres en un pudin. Anteriorment es creia que els electrons en un àtom estan distribuïts sobre una càrrega positiva, com les cireres en un pudin. En altres paraules, es creia que la càrrega positiva existeix a tot l'àtom i els electrons negatius estan distribuïts de manera desigual sobre ell, com les cireres en el pudin. Aquest concepte del model atòmic és conegut com el model de cireres en pudin dels àtoms. Aquest concepte va ser introduït per J.J. Thomson, qui també va ser l'inventor dels electrons. Segons el model de cireres en pudin, les càrregues positives i negatives d'un àtom estan distribuïdes a tot el cos de l'àtom i no hi ha cap massa concentrada en un àtom.
A l'any 1899, Ernest Rutherford de la Universitat de Manchester va descobrir partícules alfa, que són ions d'heli carregats positivament emesos de substàncies radioactives com l'uran. Aquestes partícules alfa creen punts brillants quan impacten en una pantalla revestida de sulfat de zinc. Com que no hi ha cap massa concentrada en un àtom, es va preveure que si una folla metàl·lica fina fos bombardejada amb partícules alfa carregades positivament, llavors totes aquestes partícules alfa passarien la folla sense gaire desviació en la seva trajectòria.
El petit camp elèctric desenvolupat en els àtoms no pot afectar gairebé el moviment de la partícula. Per tant, es va preveure que hi hauria menys de 1o desviació en la trajectòria del moviment de les partícules alfa. Aquesta predicció va inspirar Ernest Rutherford a realitzar experiments per verificar el model de cireres en pudin dels àtoms. Va instruir els seus científics col·legues Ernest Marsden i Hans Geiger a bombardejar amb partícules alfa una folla metàl·lica fina per verificar aquesta predicció. Segons les instruccions, Ernest Marsden i Hans Geiger van realitzar un experiment i van fer història. Van col·locar una pel·lícula d'or molt fina davant d'una pistola de raigs alfa. També van col·locar una pantalla de sulfat de zinc envoltant la pel·lícula d'or per observar els punts brillants en ella quan les partícules alfa l'impactaven. Van realitzar l'experiment en una sala fosca. Van observar durant l'experiment que, com s'havia predit, les partícules alfa estaven travessant la pel·lícula i impactant en la pantalla de sulfat de zinc darrere de la pel·lícula.
Però després de comptar els punts brillants a la pantalla, van trobar un resultat inesperat. No totes les partícules alfa havien travessat la folla en línia recta, com s'havia esperat. Un percentatge molt petit de les partícules alfa bombardejades havien canviat la seva trajectòria durant el pas a través de la pel·lícula d'or. No només les partícules es van desviar del seu camí, sinó que també algunes d'elles van rebotar directament cap a la font o la pistola d'alfa. Després d'un estudi detallat de l'observació, Ernest Marsden i Hans Geiger van presentar un informe a Ernest Rutherford. Després de veure i estudiar el seu informe, Rutherford va preveure un model diferent d'un àtom, que es coneix com el model atòmic de Rutherford.
Va preveure que les partícules alfa que havien rebotat directament hagueren de col·lir amb alguna massa molt més greu i aquesta massa hauria de ser carregada positivament. També es va trobar que algunes de les partícules alfa desviades no rebotaren, però tenien un angle de desviació molt gran. Observant diferents angles de desviació i el nombre de partícules desviades amb aquests angles, va preveure que les partícules alfa positives també estaven influides per una càrrega positiva concentrada comparativament gran. Va afirmar que les concentracions de massa i càrrega positiva estan en el mateix lloc en un àtom i això és al centre de l'àtom, i ho va anomenar el nucli de l'àtom. També va afirmar que, excepte el nucli central, tot l'espai en l'àtom és buit.
Després d'aquest experiment de la pel·lícula d'or, Rutherford va donar un model més realista d'un àtom. Aquest model també es coneix com el Model Atòmic Nuclear o Model Planetari de l'Àtom. Aquest model es va donar l'any 1911. Segons el Model Atòmic de Rutherford, gairebé tota la massa d'un àtom està concentrada en aquest nucli. Aquest nucli està carregat positivament i està envoltat per petites partícules lleugeres carregades negativament, que es diuen electrons. Aquests electrons circulen al voltant del nucli de la mateixa manera que els planetes circulen al voltant del sol en el sistema planetari. És per això que aquest model també es refereix com el Model Planetari de l'Àtom.
El radi del nucli és d'aproximadament 10-13 cm. El radi de la trajectòria circular recorreguda pels electrons al voltant del nucli és d'aproximadament 10-12 cm, que és més gran que el diàmetre d'un electron. El radi de l'àtom és d'aproximadament 10-8 cm. Així, com en un sistema planetari, l'àtom també té una naturalesa extremadament oberta, degut a la qual pot ser penetrat per partícules de diverses classes a alta velocitat. El Model Planetari Atòmic de Rutherford es mostra en la figura següent-
Existeix una força d'atracció entre el nucli carregat positivament i els electrons carregats negativament que viatgen al voltant del nucli. Aquesta força electroestàtica entre el nucli carregat positivament i els electrons carregats negativament és similar a la força gravitacional d'atracció entre el Sol i els planetes que girin al voltant del sol. La major part d'aquest àtom planetari és espai obert, que no ofereix cap resistència per al pas de petites partícules carregades positivament com les partícules alfa.
El nucli de l'àtom és molt petit, dens i carregat positivament, el que resulta en la dispersió de les partícules carregades positivament. Aquest fenomen de la dispersió de les partícules alfa carregades positivament per un nucli carregat positivament explica la dispersió de les partícules alfa carregades positivament per la pel·lícula d'or, tal com va observar Ernest Rutherford. El Model Atòmic d'Ernest Rutherford va aconseguir substituir el model atòmic del model de cireres en pudin de Thomson donat pel físic anglès Sir J.J. Thomson.
Segons el model atòmic d'Ernest Rutherford, els electrons no estan atachats a la massa de l'àtom. Els electrons estan o bé estacionaris en l'espai o giren en trajectòries circulars al voltant del nucli. Però si els electrons estan estacionaris, haurien de caure al nucli degut a la força d'atracció entre l'electron i el nucli. D'altra banda, si els electrons es mouen en una trajectòria circular, llavors, segons la teoria electromagnètica, la càrrega accelerada de l'electron hauria de perdre continuament la seva energia i hauria de caure al nucli, com es mostra en la figura següent. El Model Atòmic de Rutherford no explica per què els electrons no cauen al nucli carregat positivament.
Així, les deficiències del model atòmic de Rutherford es poden descriure com segueix-
El model atòmic de Rutherford no explica la distribució dels electrons en les òrbites.
El model atòmic de Rutherford no explica la estabilitat de l'àtom com a tot.
Les deficiències anteriors del model atòmic de Rutherford foren superades pel Model Atòmic de Bohr (1913).
Declaració: Respecteu l'original, bons articles merescen ser compartits, si hi ha alguna infracció contacteu per eliminar.
