Rutherford atomi modell

Mindig láttuk a szilvákat a tejszínben. Korábban úgy gondolták, hogy az atom elektronjai olyan módon vannak elhelyezve, mint a szilvák a tejszínben. Más szóval, úgy vélekedtek, hogy az atom egészében pozitív töltés van, és a negatív elektronok egyenlőtlenül vannak elhelyezve rajta, mint a szilvák a tejszínben. Ez az atomi modell fogalma ismert a szilva-tejszín modellnek. Ezt a koncepciót J.J. Thomson vezette be, aki volt az elektronok felfedezője is. A szilva-tejszín modell szerint az atom pozitív és negatív töltéseinek egész az atom testén belül vannak elhelyezve, és nincsenek koncentrált tömegek az atomon belül.
1899-ben Ernest Rutherford, a Manchesteri Egyetem professzora, felfedezte az alfa részecskéket, amelyek pozitívan töltött hélium ionok, radioaktív anyagok, mint például az uránból származnak. Ezek az alfa részecskék fényes pontokat hoznak létre, amikor zink-szulfidvel borított képernyőre ütközik. Mivel nincsenek koncentrált tömegek az atomon belül, előre jelezhető volt, hogy ha egy vékony fémlemezre pozitívan töltött alfa részecskéket lövönkölünk, akkor minden ilyen alfa részecske áthalad a lemezén, anélkül, hogy jelentősen eltérné utána.

Az atomokban kialakuló kis elektromos tér nem befolyásolja jelentősen a részecske mozgását. Így előre jelezhető volt, hogy kevesebb, mint 1o eltolódás lehet az alfa részecskék mozgási útján. Ez az előrejelzés inspirálta Ernest Rutherford-t, hogy kísérleteket végezjen annak ellenőrzésére, hogy a szilva-tejszín modell helyes-e. Utasítást adott Ernest Marsdennek és Hans Geigernek, hogy alfa részecskéket lövönköljenek egy vékony fémlemezre, hogy ezt az előrejelzést ellenőrizze. Ernset Marsden és Hans Geiger kísérletet folytatott, ahogy utasították, és történelmi eredményeket ért el. Elhelyeztek egy nagyon vékony arany filmet egy alfa sugarú fegyver előtt. Továbbá zink-szulfid képernyőt helyeztek az arany film körül, hogy megfigyeljék a fényes pontokat, amikor az alfa részecskék a képernyőre ütköznek. A kísérletet sötét szobában végezték. Megfigyelték, hogy a kísérlet során, ahogy előre jeleztek, az alfa részecskék áthaladtak a filmen, és a filmen át található zink-szulfid képernyőre ütköztek.

De a képernyőn lévő fényes pontok számát megszámlálva meglepett eredményt tapasztaltak. Nem minden alfa részecske haladt át a lemezön egyenes úton, ahogy várhatták. Csak egy kis százaléka változtatta meg útját, miközben áthaladt az arany filmen. Nem csak útjukról tértek el, de egy kis mennyiségük közvetlenül visszaütközött a forrás felé vagy az alfa sugarú fegyver felé. A megfigyelések részletes tanulmányozása után Ernest Marsden és Hans Geiger jelentést nyújtottak Ernest Rutherford-nak. Rutherford a jelentés megtekintése és tanulmányozása után egy másik atomi modellt jelezett előre, amelyet Rutherford atomi modelljének neveztek.

Előre jelezte, hogy az alfa részecskék, amelyek közvetlenül visszaütköztek, valószínűleg valamilyen sokkal súlyosabb tömeggel ütköztek, és ez a tömeg pozitívan töltött. Szintén kiderült, hogy néhány eltérített alfa részecske nem visszaütközött, hanem nagy szögű eltérítést mutatott. Az eltérítési szögek és a szöggel eltérített részecskék számának megfigyelése alapján előre jelezte, hogy a pozitívan töltött alfa részecskék is nagyobb koncentrált pozitív töltéssel hatással voltak. Kimondta, hogy a tömeg és a pozitív töltés koncentrációja ugyanazon a helyen van az atomban, a középpontjában, és ezt atompitként hívta. Továbbá kimondta, hogy a középső atompit kivételével az atom teljes területe üres.

Ez a szilárdságpróbakísérlet után Rutherford egy realisztább atomi modellt adott. Ez a modell ismert a Nukleáris Atomi Modell vagy Bolygórendszeri Atomi Modell néven. Ezt a modellt 1911-ben adták ki. A Rutherford Atomi Modell szerint az atom majdnem minden tömege koncentrálódik a nukleusban. Ez a nukleusz pozitívan töltött, és kis, könnyű, negatívan töltött részecskékkel, az elektronokkal körül van. Ezek az elektronok körvonallal körülölik a nukleust, mint a bolygók a Napot a bolygórendszerben. Ezért ezt a modellt gyakran Bolygórendszeri Atomi Modell-nek is hívják.

A nukleusz sugara körül 10-13 cm. Az elektronok által körüljárt kör alakú pálya sugara körül 10-12 cm, ami nagyobb, mint az elektron átmérője. Az atom sugara körül 10-8 cm. Tehát, mint egy bolygórendszer, az atom is rendkívül nyílt struktúrájú, így különböző típusú nagy sebességű részecskék áthatolhatják. A Rutherford Bolygórendszeri Atomi Modell a következő ábrán látható-

Vonzzó erő létezik a pozitívan töltött nukleusz és a negatívan töltött elektronok között, amelyek körüljárnak a nukleust. Ez az elektrosztatikus erő a pozitívan töltött nukleusz és a negatívan töltött elektronok között hasonló a Nap és a bolygók közötti gravitációs vonzóerőhöz. Ennek a bolygórendszeri atomnak a legnagyobb része üres tér, ami nem kínál semmilyen ellenállást a pozitívan töltött apró részecskék, mint például az alfa részecskék áthaladásához.
Az atom nukleusa nagyon kis, sűrű és pozitívan töltött, ami a pozitívan töltött részecskék szóródását eredményezi. Ez a jelenség, amely a pozitívan töltött alfa részecskék szóródását magyarázza a pozitívan töltött nukleusz miatt, magyarázza a pozitívan töltött alfa részecskék szóródását az arany filmen, amit Ernest Rutherford megfigyelt. A Ernest Rutherford Atomi Modell sikeresen helyettesítette az angol fizikus Sir J.J. Thomson által adott Thomson Szilva-Tejszín Modelljét.

A Rutherford Atomi Modell szerint az elektronok nem csatlakoznak az atom tömegéhez. Az elektronok vagy állapotban vannak a térben, vagy kör alakú pályán körüljárnak a nukleust. De ha az elektronok állapotban vannak, akkor a vonzóerő miatt a nukleuszba esnek. Másrészről, ha az elektronok kör alakú pályán mozognak, akkor az elektromágneses elmélet szerint az elektronok folyamatosan elveszítik energiájukat, és végül a nukleuszba esnek, ahogy az alábbi ábra mutatja, a Rutherford Atomi Modell nem tudja megmagyarázni, hogy miért nem esnek a pozitívan töltött nukleuszba az elektronok.

Így a Rutherford Atomi Modell hiányosságai a következők:

1. A Rutherford Atomi Modell nem magyarázza a elektronok pályáinak elrendezését.

2. A Rutherford Atomi Modell nem magyarázza az atom stabilitását.

A fenti Rutherford Atomi Modell hiányosságait 1913-ban Bohr Atomi Modellje (Bohr’s Atomic Model) orvonta.

Kijelentés: Tiszteletben tartsuk az eredeti, jó cikkeket, amik megosztásra méltóak, ha jogi sértés történik, lépjünk kapcsolatba a törlésért.