Rutherfordov atomski model

Svi smo vidjeli šljive u pudingu. Pretpostavljalo se da su elektroni u atomu raspoređeni na pozitivnoj napetosti kao šljive u pudingu. Drugim riječima, smatralo se da pozitivna napetost postoji cijelog atoma, a negativni elektroni neuniformno su distribuirani na njemu, poput šljiva u pudingu. Ovaj koncept atomske strukture poznat je kao model šljiva u pudingu. Taj je koncept predstavio J.J. Thomson, koji je također bio izumitelj elektrona. Prema modelu šljiva u pudingu, pozitivne i negativne napetosti atoma su distribuirane kroz tijelo atoma, a ne bi trebala biti nikakva koncentrirana masa u atomu.
U 1899. godini, Ernest Rutherford s Univerziteta u Manchesteru otkrio je alfa čestice, koje su pozitivno nabijene helium ionci emitirani od radioaktivnih tvari poput uranija. Te alfa čestice stvaraju svjetla točkice kad udare u ekran pokriven sulfidom cinka. Budući da nema koncentrirane mase u atomu, predviđalo se da ako tanki metalni foliju bombardiramo pozitivno nabijenim alfa česticama, sve takve alfa čestice proći će foliju bez velikog odboja u svojoj putanji.

Mali električno polje razvijeno u atomima ne može značajno utjecati na gibanje čestica. Stoga se predviđalo da može biti manje od 1o odboja u putanji gibanja alfa čestica. Ta predviđanja inspirirala su Ernesta Rutherforda da provodi eksperimente kako bi potvrdio model šljiva u pudingu. Njegovo su instrukcije pratili njegovi znanstvenici Ernest Marsden i Hans Geiger kako bi bombardirali tanki metalni foliju alfa česticama kako bi potvrdili tu predvidbu. Kao što je naredio, Ernest Marsden i Hans Geiger su provedli eksperiment i upisali su povijest. Postavili su vrlo tanki zlatni film ispred alfa zračnice. Također su postavili ekran pokriven sulfidom cinka oko zlatnog filma kako bi promatrali svjetle točkice na njemu kada alfa čestice udare u njega. Eksperiment su provodili u tamnoj sobi. Primijetili su tijekom eksperimenta da, kao što je predviđano, alfa čestice prolaze kroz film i udaraju u ekran sulfida cinka iza filma.

Ali nakon prebrojavanja svjetlih točkica na ekranu, pronašli su neočekivan rezultat. Sve alfa čestice nisu prošle foliju ravnom putanjom, kao što se očekivalo. Mali postotak bombardiranih alfa čestica promijenio je svoj način gibanja pri prolazu kroz zlatni foliju. Ne samo da su se čestice odvojile od svoje putanje, već ih je i malo izravno odbilo natrag prema izvoru ili alfa zračnici. Nakon detaljnog studiranja promatranja, Ernest Marsden i Hans Geiger su podnijeli izvještaj Ernestu Rutherfordu. Nakon pregleda i studiranja njihovog izvještaja, Rutherford je predvidio drugačiji model atoma, koji je poznat kao Rutherfordov model atoma.

Predvidio je da alfa čestice koje su izravno odbile natrag morale su sudariti se s nekom puno težom masom, a ta masa bi trebala biti pozitivno nabijena. Isto je bilo otkriće da su neke od odbojenih alfa čestica nisu odbile natrag, već imaju vrlo veliki kut odboja. Promatrajući različite kuteve odboja i broj čestica koje su se odbojile sa tim kutovima, predvidio je da pozitivne alfa čestice također utječu na relativno ogromnu koncentriranu pozitivnu napetost. Rekao je da su koncentracije mase i pozitivne napetosti na istom mjestu u atomu, a to je u središtu atoma, i to je nazvao jezgrom atoma. Također je rekao da, osim centralne jezgre, cijeli prostor u atomu je prazan.

Nakon ovog eksperimenta s zlatnim folijom, Rutherford je dao realističniji model atoma. Taj model se također zove Jezgreni atomska model ili Planetski model atoma. Taj je model dat 1911. godine. Prema Rutherfordovom atomskom modelu, skoro sva masa atoma je koncentrirana u jezgri. Ova jezgra je pozitivno nabijena i okružena je male svjetle negativno nabijene čestice, koje se zovu elektroni. Ovi elektroni kruže oko jezgre na isti način kao planete koje kruže oko Sunca u planetskom sustavu. Zbog toga se ovaj model također naziva Planetski model atoma.

Polumjer jezgre je približno 10-13 cm. Polumjer kružne putanje kojom elektroni kruže oko jezgre je približno 10-12 cm, što je veće od promjera elektrona. Polumjer atoma je približno 10-8 cm. Dakle, poput planetskog sustava, atom je također izrazito otvoren, zbog čega ga mogu probiti visokobrzinske čestice različitih vrsta. Rutherfordov planetski atomska model prikazan je na slici ispod-

Postoji sila privlačenja između pozitivno nabijene jezgre i negativno nabijenih elektrona koji se kreću oko jezgre. Ova elektrostatička sila između pozitivno nabijene jezgre i negativno nabijenih elektrona slična je gravitacijskoj sili privlačenja između Sunca i planeta koji se okreću oko Sunca. Veći dio ovog planetskog atoma je otvoreni prostor, koji ne pruža nikakav otpornost za prolaz pozitivno nabijenih malih čestica, poput alfa čestica.
Jezgra atoma je vrlo mala, gustoća i pozitivno nabijena, što rezultira rasipanjem pozitivno nabijenih čestica. Taj fenomen rasipanja pozitivno nabijenih alfa čestica pozitivno nabijenom jezgrom objašnjava rasipanje pozitivno nabijenih alfa čestica zlatnim folijom, kao što je promatrao Ernest Rutherford. Ernest Rutherfordov atomska model uspio je zamijeniti atomska model Thomsonov model šljiva u pudingu, dani od engleskog fizičara Sir J.J. Thomsona.

Prema Ernest Rutherfordovom atomskom modelu, elektroni nisu povezani s masom atoma. Elektroni su ili stacionarni u prostoru ili se kreću kružnim putanjama oko jezgre. Ali ako su elektroni stacionarni, morali bi pasti u jezgru zbog sile privlačenja između elektrona i jezgre. S druge strane, ako se elektroni kreću kružnom putanjom, onda prema elektromagnetskoj teoriji, ubrzani naboj elektrona kontinuirano bi gubio energiju i pasti bi u jezgru, kao što je prikazano na slici ispod Rutherfordovog atomske modela, koji ne može objasniti zašto elektroni ne padaju u pozitivno nabijenu jezgru.

Tako, nedostaci Rutherfordovog atomske modela mogu se opisati kao sljedeće-

1. Rutherfordov atomska model ne objašnjava distribuciju elektrona u orbitama.

2. Rutherfordov atomska model ne objašnjava stabilnost atoma kao cjeline.

Gornji nedostaci Rutherfordovog atomske modela su prebačeni Bohrsovom atomska modelom (1913).

Izjava: Poštujte original, dobre članke vrijedi dijeliti, ako postoji kršenje autorskih prava molimo kontaktirajte za brisanje.