Rutherford Atommodell
Vi har alle sett plomer i puding. Tidligere trodde man at elektronene i et atom var fordelt på positiv ladning som plomer i en puding. Med andre ord trodde man at positiv ladning eksisterte gjennom hele atomet og at de negative elektronene var ujevnt fordelt på det, som plomer i puding. Dette konseptet av atommodellen er kjent som "plomer i puding"-modellen for atomer. Dette konseptet ble introdusert av J.J. Thomson, som også oppfant elektronene. Ifølge plomer i puding-modellen, er positive og negative ladninger i et atom fordelt over hele atomets kropp, og det skal ikke være noen koncentrert masse i et atom.
I 1899 oppdaget Ernest Rutherford ved Universitetet i Manchester alfa-partikler, som er positivt ladede helium-ioner utledet fra radioaktivt stoff som uran. Disse alfa-partiklene skaper lysende punkter når de treffer en skjerm med zinksulfidbelag. Ettersom det ikke er noen koncentrert masse i et atom, ble det forutsagt at hvis en tynn metallfolie bombardeeres med positivt ladede alfa-partikler, ville alle slike alfa-partikler passere folien uten mye avvik i reisepåten.
Den lille elektriske felt som dannes i atomene kan ikke påvirke partikkelens bevegelse mye. Så det ble forutsagt at det kanskje ville være mindre enn 1o avvik i banen til alfa-partiklene. Denne forutsetningen inspirerte Ernest Rutherford til å gjennomføre eksperimenter for å verifisere "plomer i puding"-modellen for atomer. Han instruerte sine kollegaer Ernest Marsden og Hans Geiger om å bombardeere en tynn metallfolie med alfa-partikler for å verifisere denne forutsetningen. Som foreskrevet, gjennomførte Ernest Marsden og Hans Geiger et eksperiment og skrev historie. De plasserte en veldig tynn gullfilm foran en alfaraygun. De plasserte også en zinksulfidskjerm rundt gullfilmen for å observere de lysende punktene på den når alfa-partiklene treffer den. De gjennomførte eksperimentet i et mørkt rom. De observerte under eksperimentet at, som forutsagt, alfa-partiklene krysset filmen og traff zinksulfidskjermen bak filmen.
Men etter å ha telt de lysende punktene på skjermen, fant de et uventet resultat. Alle alfa-partiklene krysset ikke folien rett frem som forventet. En liten prosentandel av de bombarderte alfa-partiklene endret sin reiserute under kryssing av gullfolien. Ikke bare ble partiklene ledet fra sin bane, men noen få av dem stuks direkte tilbake mot kilden eller alfaraygunnen. Etter en detaljert studie av observasjonene, innsendte Ernest Marsden og Hans Geiger en rapport til Ernest Rutherford. Etter å ha sett og studert deres rapport, forutsagde Rutherford et annet modell av et atom, som er kjent som Rutherfords atommodell.
Han forutsagde at de alfa-partiklene som stuks direkte tilbake, måtte ha kollidert med en mye tyngre masse, og at denne massen skulle være positivt ladd. Det ble også funnet at noen av de ledede alfa-partiklene ikke stuks tilbake, men hadde en svært stor avvikelsesvinkel. Ved å observere ulike avvikelsesvinkler og antall partikler som ble ledet med disse vinklene, forutsagde han at de positive alfa-partiklene også ble påvirket av en relativt enorm koncentrert positiv ladning. Han sa at konsentrasjonen av masse og positiv ladning er på samme sted i et atom, og dette er i sentrum av atomet, og han kalte det for kjernen i atomet. Han sa også at unntatt sentral kjern, er hele rommet i atomet tomt.
Etter dette gullfolieeksperimentet, ga Rutherford et mer realistisk modell av et atom. Denne modellen kalles også Kjerneatommodell eller Planetmodell for Atom. Denne modellen ble gitt i 1911. Ifølge Rutherfords Atommodell, er nesten all masse i et atom koncentrert i denne kjernen. Denne kjernen er positivt ladd og omgitt av små lette negativt ladede partikler, som kalles elektroner. Disse elektronene sirkulerer rundt kjernen på samme måte som planeter sirkulerer rundt solen i planetarsystemet. Derfor refereres også denne modellen som Planetmodell for Atom.
Radiusen på kjernen er omtrent 10-13 cm. Radiusen på den sirkulære banen som elektronene reiser rundt kjernen, er omtrent 10-12 cm, som er større enn diameteren på et elektron. Radiusen på atom er omtrent 10-8 cm. Så, som et planetarsystem, er atomet også av en ekstremt åpen natur, noe som gjør at det kan penetres av høyhastighetspartikler av ulike typer. Rutherfords Planetmodell for Atom vises nedenfor-
En trekraft eksisterer mellom den positivt ladede kjernen og de negativt ladede elektronene som reiser rundt kjernen. Denne elektrostatiske kreften mellom den positivt ladede kjernen og de negativt ladede elektronene er lik gravitasjonstrekket mellom Solen og planeter som roterer rundt solen. Mesteparten av dette planetariske atomet er åpent rom, som ikke gir noen motstand for passering av positive ladede små partikler som alfa-partikler.
Kjernen i atomet er veldig liten, tet og positivt ladd, noe som resulterer i spreiding av positive ladede partikler. Dette fenomenet for spreiding av positive ladede alfa-partikler av en positivt ladd kjern, forklarer spreidingen av positive ladede alfa-partikler av gullfolien som observert av Ernest Rutherford. Ernest Rutherfords Atommodell klarte å erstatte atommodellen Thomsons Plum Pudding-modell gitt av den engelske fysikeren Sir J.J. Thomson.
Ifølge Ernest Rutherfords atommodell, er elektronene ikke festet til atomets masse. Elektronene er enten stasjonære i rommet eller roterer i sirkulære baner rundt kjernen. Men hvis elektronene er stasjonære, må de falde til kjernen på grunn av trekraften mellom elektron og kjern. På den andre siden, hvis elektronene beveger seg i en sirkulær bane, så ifølge elektromagnetisk teori, vil den akselererte ladningen av elektronet fortsette å miste energi og havne ned i kjernen som vist i figuren nedenfor. Rutherfords Atommodell klarer ikke å forklare hvorfor elektroner ikke faller inn i den positivt ladede kjernen.
Så, mangelen på Rutherfords Atommodell kan beskrives som følger-
Rutherfords atommodell forklarer ikke distribusjonen av elektroner i banene.
Rutherfords atommodell forklarer ikke stabiliteten til atom som helhet.
De ovennevnte manglene i Rutherfords atommodell ble overvunnet av Bohrs Atommodell (1913).
Erklæring: Respekt for originaliteten, god artikler verdt å dele, ved infringement kontakt for sletting.
