Modèle atomique de Rutherford
Nous avons tous vu des prunes dans un pudding. Auparavant, on pensait que les électrons dans un atome étaient distribués sur une charge positive comme des prunes dans un pudding. En d'autres termes, on pensait que la charge positive existait à travers l'atome et que les électrons négatifs y étaient répartis de manière inégale, comme des prunes dans le pudding. Ce concept du modèle atomique est connu sous le nom de modèle des prunes dans le pudding. Ce concept a été introduit par J.J. Thomson, qui était également l'inventeur des électrons. Selon le modèle des prunes dans le pudding, les charges positives et négatives d'un atome sont distribuées à travers le corps de l'atome et il ne doit pas y avoir de masse concentrée dans l'atome.
En 1899, Ernest Rutherford de l'Université de Manchester a découvert les particules alpha, qui sont des ions d'hélium positivement chargés émis par des substances radioactives comme l'uranium. Ces particules alpha créent des points lumineux lorsqu'elles frappent un écran recouvert de sulfure de zinc. Comme il n'y a pas de masse concentrée dans un atome, on a prédit que si un film métallique mince était bombardé par des particules alpha positivement chargées, alors toutes ces particules alpha passeraient le film sans beaucoup de déviation dans leur trajectoire.
Le petit champ électrique développé dans les atomes ne peut pas affecter beaucoup le mouvement de la particule. Il a donc été prédit qu'il pourrait y avoir moins de 1o de déviation dans la trajectoire du mouvement des particules alpha. Cette prédiction a inspiré Ernest Rutherford à mener des expériences pour vérifier le modèle des prunes dans le pudding des atomes. Il a instruit ses collègues scientifiques Ernest Marsden et Hans Geiger de bombarder un film métallique mince avec des particules alpha pour vérifier cette prédiction. Conformément aux instructions, Ernest Marsden et Hans Geiger ont mené une expérience et ont fait l'histoire. Ils ont placé un film d'or très fin devant un canon à rayons alpha. Ils ont également placé un écran de sulfure de zinc entourant le film d'or pour observer les points lumineux lorsque les particules alpha le frappaient. Ils ont mené l'expérience dans une pièce sombre. Ils ont observé pendant l'expérience que, comme prévu, les particules alpha traversaient le film et frappaient l'écran de sulfure de zinc derrière le film.
Mais après avoir compté les points lumineux sur l'écran, ils ont trouvé un résultat inattendu. Toutes les particules alpha n'ont pas traversé le film en ligne droite comme prévu. Un très faible pourcentage des particules alpha bombardées a changé sa trajectoire en traversant le film d'or. Non seulement les particules se sont détournées de leur chemin, mais quelques-unes d'entre elles ont rebondi directement vers la source ou le canon à rayons alpha. Après une étude détaillée de l'observation, Ernest Marsden et Hans Geiger ont soumis un rapport à Ernest Rutherford. Après avoir examiné et étudié leur rapport, Rutherford a prédit un modèle différent d'un atome, qui est connu sous le nom de modèle de Rutherford de l'atome.
Il a prédit que les particules alpha qui ont rebondi directement ont dû heurter une masse beaucoup plus lourde et que cette masse devait être positivement chargée. On a également constaté que certaines des particules alpha détournées n'ont pas rebondi, mais avaient un angle de déviation très important. En observant différents angles de déviation et le nombre de particules détournées avec ces angles, il a prédit que les particules alpha positives étaient également influencées par une charge positive concentrée relativement importante. Il a affirmé que les concentrations de masse et de charge positive se trouvent au même endroit dans un atome et que c'est au centre de l'atome, qu'il a appelé le noyau de l'atome. Il a également affirmé que, à l'exception du noyau central, tout l'espace dans l'atome est vide.
Après cette expérience avec le film d'or, Rutherford a donné un modèle d'atome plus réaliste. Ce modèle est également appelé Modèle nucléaire atomique ou Modèle planétaire de l'atome. Ce modèle a été donné en 1911. Selon le Modèle atomique de Rutherford, presque toute la masse d'un atome est concentrée dans ce noyau. Ce noyau est positivement chargé et est entouré de petites particules négativement chargées, appelées électrons. Ces électrons circulent autour du noyau de la même manière que les planètes circulent autour du soleil dans le système planétaire. C'est pourquoi ce modèle est également appelé le Modèle planétaire de l'atome.
Le rayon du noyau est d'environ 10-13 cm. Le rayon du chemin circulaire parcouru par les électrons autour du noyau est d'environ 10-12 cm, qui est supérieur au diamètre d'un électron. Le rayon de l'atome est d'environ 10-8 cm. Ainsi, comme un système planétaire, l'atome est également d'une nature extrêmement ouverte, ce qui permet à divers types de particules à haute vitesse de le pénétrer. Le Modèle planétaire atomique de Rutherford est montré dans la figure ci-dessous-
Une force d'attraction existe entre le noyau positivement chargé et les électrons négativement chargés circulant autour du noyau. Cette force électrostatique entre le noyau positivement chargé et les électrons négativement chargés est similaire à la force gravitationnelle d'attraction entre le Soleil et les planètes tournant autour du soleil. La plupart de la partie de cet atome planétaire est un espace ouvert, qui n'offre aucune résistance pour le passage de petites particules positivement chargées telles que les particules Alpha.
Le noyau de l'atome est très petit, dense et positivement chargé, ce qui entraîne la diffusion des particules positivement chargées. Ce phénomène explique la diffusion des particules alpha positivement chargées par le noyau positivement chargé, ce qui explique la diffusion des particules alpha positivement chargées par le film d'or, comme observé par Ernest Rutherford. Le Modèle atomique d'Ernest Rutherford a réussi à remplacer le modèle atomique du modèle des prunes dans le pudding de Thomson donné par le physicien anglais Sir J.J. Thomson.
Selon le modèle atomique d'Ernest Rutherford, les électrons ne sont pas attachés à la masse de l'atome. Les électrons sont soit stationnaires dans l'espace, soit tournent en orbites circulaires autour du noyau. Mais si les électrons sont stationnaires, ils doivent tomber dans le noyau en raison de la force d'attraction entre l'électron et le noyau. D'autre part, si les électrons se déplacent en orbite circulaire, alors selon la théorie électromagnétique, la charge accélérée de l'électron perdrait continuellement son énergie et tomberait dans le noyau, comme le montre la figure ci-dessous. Le Modèle atomique de Rutherford échoue à expliquer pourquoi les électrons ne tombent pas dans le noyau positivement chargé.
Ainsi, les défauts du Modèle atomique de Rutherford peuvent être décrits comme suit-
Le modèle atomique de Rutherford ne解释了为什么电子不会坠入正电荷的原子核。
因此，卢瑟福原子模型的缺陷可以描述如下-卢瑟福原子模型无法解释电子在轨道中的分布。
卢瑟福原子模型无法解释整个原子的稳定性。
上述卢瑟福原子模型的缺点被玻尔原子模型（1913年）所克服。
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Le modèle atomique de Rutherford ne explique pas la distribution des électrons dans les orbites.
Le modèle atomique de Rutherford ne explique pas la stabilité de l'atome dans son ensemble.
Les inconvénients mentionnés ci-dessus du modèle atomique de Rutherford ont été surmontés par le modèle atomique de Bohr (1913).
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