Model Atom Rutherford
Kita semua telah melihat plum dalam gula. Sebelumnya, dianggap bahawa elektron dalam satu atom tersebar pada muatan positif seperti plum dalam puding. Dengan kata lain, dianggap bahawa muatan positif wujud sepanjang atom dan elektron negatif tersebar tidak sekata padanya seperti plum dalam puding. Konsep model atom ini dikenali sebagai model plum dalam puding atom. Konsep ini diperkenalkan oleh J.J. Thomson yang juga penemu elektron. Mengikut model plum dalam puding, muatan positif dan negatif atom tersebar sepanjang badan atom dan tidak boleh ada kumpulan massa terkonsentrasi dalam atom.
Pada tahun 1899, Ernest Rutherford dari Universiti Manchester telah menemui zarah alfa yang merupakan ion helium bermuatan positif yang dikeluarkan dari bahan radioaktif seperti uranium. Zarah-zarah alfa ini mencipta titik-titik cerah apabila mereka menjejaki skrin yang dilapisi seng sulfida. Oleh kerana tiada kumpulan massa terkonsentrasi dalam atom, ia diprediksi bahawa jika foli logam nipis dibombardir dengan zarah alfa bermuatan positif, maka semua zarah alfa tersebut akan melewati foli tanpa banyak penyimpangan dalam laluan perjalanan mereka.
Medan elektrik kecil yang berkembang dalam atom tidak dapat mempengaruhi gerakan partikel banyak. Jadi, diprediksi bahawa mungkin kurang dari 1o penyimpangan dalam laluan gerakan zarah alfa. Prediksi ini mengilhamkan Ernest Rutherford untuk melakukan eksperimen untuk mengesahkan model plum dalam puding atom. Beliau mengarahkan saintis rakan sekerja Ernest Marsden dan Hans Geiger untuk membombardir foli logam nipis dengan zarah alfa untuk mengesahkan prediksi ini. Mengikut arahan, Ernest Marsden dan Hans Geiger melakukan eksperimen dan membuat sejarah. Mereka meletakkan filem emas yang sangat nipis di hadapan senjata sinar alfa. Mereka juga meletakkan skrin seng sulfida mengelilingi filem emas untuk mengamati titik-titik cerah pada skrin tersebut apabila zarah alfa menjejaki skrin tersebut. Mereka melakukan eksperimen dalam bilik gelap. Mereka mengamati semasa eksperimen bahawa seperti yang diprediksi, zarah alfa menyeberangi filem dan menjejaki skrin seng sulfida di belakang filem tersebut.
Tetapi selepas menghitung titik-titik cerah pada skrin, mereka mendapati hasil yang tidak dijangka. Tidak semua zarah alfa menyeberangi foli secara lurus seperti yang diharapkan. Persentase kecil zarah alfa yang dibombardir berubah cara perjalanan mereka semasa menyeberangi foli emas. Bukan sahaja partikel itu menyimpang dari jalur mereka, tetapi beberapa daripadanya langsung memantul balik ke sumber atau senjata alfa. Selepas kajian terperinci tentang pengamatan, Ernest Marsden dan Hans Geiger menghantar laporan kepada Ernest Rutherford. Setelah melihat dan mengkaji laporan mereka, Rutherford meramalkan model yang berbeza untuk atom, yang dikenali sebagai Model Atom Rutherford.
Beliau meramalkan bahawa zarah alfa yang memantul balik secara langsung pasti telah bertumbukan dengan sesuatu yang jauh lebih berat dan muatan itu haruslah bermuatan positif. Ia juga didapati bahawa beberapa zarah alfa yang menyimpang tidak memantul balik tetapi mereka mempunyai sudut penyimpangan yang sangat besar. Dengan mengamati sudut-sudut penyimpangan yang berbeza dan jumlah partikel yang menyimpang dengan sudut-sudut tersebut, beliau meramalkan bahawa zarah alfa positif juga dipengaruhi oleh muatan positif yang terkonsentrasi dengan relatif besar. Beliau menyatakan bahawa konsentrasi massa dan muatan positif berada di tempat yang sama dalam atom dan ini berada di pusat atom dan dia menamakannya sebagai nukleus atom. Beliau juga menyatakan bahawa selain nukleus pusat, seluruh ruang dalam atom adalah kosong.
Selepas eksperimen foli emas ini, Rutherford memberikan model atom yang lebih realistik. Model ini juga dikenali sebagai Model Atom Nuklear atau Model Planetari Atom. Model ini diberikan pada tahun 1911. Mengikut Model Atom Rutherford, hampir keseluruhan massa atom terkonsentrasi dalam nukleus ini. Nukleus ini bermuatan positif dan dikelilingi oleh partikel-partikel negatif yang ringan, yang dikenali sebagai elektron. Elektron-elektron ini beredar mengelilingi nukleus dengan cara yang sama seperti planet-planet beredar mengelilingi matahari dalam sistem planetari. Itulah sebabnya model ini juga dirujuk sebagai Model Planetari Atom.
Jejari nukleus adalah sekitar 10-13 cm. Jejari laluan bulat yang dilalui elektron mengelilingi nukleus adalah sekitar 10-12 cm yang lebih besar daripada diameter elektron. Jejari atom adalah sekitar 10-8 cm. Oleh itu, seperti sistem planetari, atom juga bersifat sangat terbuka, yang mana ia boleh diterobos oleh zarah-zarah berkelajuan tinggi pelbagai jenis. Model Atom Planetari Rutherford ditunjukkan dalam gambar di bawah-
Daya tarikan wujud antara nukleus bermuatan positif dan elektron bermuatan negatif yang bergerak mengelilingi nukleus. Daya elektrostatik antara nukleus bermuatan positif dan elektron bermuatan negatif ini serupa dengan daya tarikan graviti antara Matahari dan planet-planet yang beredar mengelilingi matahari. Sebahagian besar atom planetari ini adalah ruang terbuka, yang tidak menawarkan apa-apa resistans untuk laluan zarah-zarah bermuatan positif kecil seperti zarah alfa.
Nukleus atom sangat kecil, padat, dan bermuatan positif yang menghasilkan penyebaran zarah bermuatan positif. Fenomena penyebaran zarah alfa bermuatan positif oleh nukleus bermuatan positif ini menjelaskan penyebaran zarah alfa bermuatan positif oleh foli emas seperti yang diamati oleh Ernest Rutherford. Model Atom Ernest Rutherford berhasil menggantikan model atom Model Plum Pudding Thomson yang diberikan oleh Fizikawan Inggeris Sir J.J. Thomson.
Mengikut model atom Ernest Rutherford, elektron tidak melekat pada massa atom. Elektron entah diam di ruang atau berputar dalam laluan bulat mengelilingi nukleus. Tetapi jika elektron diam, mereka mestilah jatuh ke nukleus disebabkan daya tarikan antara elektron dan nukleus. Di sisi lain, jika elektron bergerak dalam laluan bulat, maka mengikut teori elektromagnetik, muatan elektron yang dipercepat akan terus kehilangan tenaga dan akan jatuh ke nukleus seperti yang ditunjukkan dalam gambar di bawah Model Atom Rutherford gagal menjelaskan mengapa elektron tidak jatuh ke nukleus bermuatan positif.
Oleh itu, kekurangan Model Atom Rutherford boleh dinyatakan seperti berikut-
Model atom Rutherford tidak menjelaskan pembahagian elektron dalam orbit.
Model atom Rutherford tidak menjelaskan kestabilan atom sebagai satu keseluruhan.
Kekurangan di atas dari model atom Rutherford telah diatasi oleh Model Atom Bohr (1913).
Pernyataan: Hormati asal, artikel-artikel yang baik layak dibagi, jika terdapat pelanggaran silakan hubungi untuk menghapus.
