Rutherfordov model atoma

Svi smo videli šljive u pudingu. Pretpostavljalo se da su elektroni u atomu raspoređeni na pozitivnoj napetosti kao šljive u pudingu. Drugim rečima, smatrao se da pozitivna napetost postoji kroz ceo atom i da su negativni elektroni neuniformno raspoređeni na njemu, kao šljive u pudingu. Ovaj koncept atomske modela poznat je kao model šljiva u pudingu. Ovaj koncept je predstavio J.J. Thomson, koji je takođe bio izumitelj elektrona. Prema modelu šljiva u pudingu, pozitivne i negativne napetosti atoma su raspoređene kroz telo atoma i ne bi trebala biti nijedna koncentrisana masa u atomu.
Godine 1899, Ernest Rutherford sa Univerziteta u Manchesteru otkrio je alfa čestice, koje su pozitivno nabijene helium ioni emitovani od radioaktivnih materija poput uranijuma. Ove alfa čestice stvaraju svetla mesta kada udare u ekran obložen sengidritom. Budući da ne postoji koncentrisana masa u atomu, predvidjeno je da, ako tanki metalni foliju bombarduju pozitivno nabijene alfa čestice, sve takve alfa čestice bi prošle foliju bez značajnog odboja u svojoj putanji.

Mali električno polje razvijeno u atomima ne može značajno uticati na kretanje čestica. Stoga se predvidjalo da će biti manje od 1o odboja u putanji kretanja alfa čestica. Ova predikcija inspirisala je Ernesta Rutherforda da provede eksperimente kako bi potvrdio model šljiva u pudingu. On je uputio svom kolegi Ernestu Marsden i Hansu Geigeru da bombardiraju tanki metalni foliju alfa česticama kako bi potvrdili ovu predikciju. Prema uputstvu, Ernest Marsden i Hans Geiger su izvršili eksperiment i unapredili istoriju. Postavili su vrlo tanki zlatni film ispred alfa zračnog oružja. Takođe su postavili ekran obložen sengidritom oko zlatnog filma kako bi posmatrali svetla mesta na njemu kada alfa čestice udare u njega. Eksperiment su izvršili u tamnoj sobi. Posmatrali su tokom eksperimenta da, kao što je predviđeno, alfa čestice prodiru kroz film i udaraju u ekran sengidrita iza filma.

Ali nakon prebrojavanja svetlih mesta na ekranu, pronašli su neočekivani rezultat. Sve alfa čestice nisu prošle kroz foliju ravnom putanjom, kao što je bilo očekivano. Mali procenat bombardiranih alfa čestica je promenio svoju putanju tokom prolaska kroz zlatni foliju. Ne samo da su čestice odstupile od svoje putanje, već ih je i malo direktno odskočilo nazad ka izvoru ili alfa oružju. Nakon detaljnog studiranja posmatranja, Ernest Marsden i Hans Geiger su podneli izveštaj Ernestu Rutherfordu. Nakon pregleda i studiranja njihovog izveštaja, Rutherford je predvidio drugačiji model atoma, koji je poznat kao Rutherfordov model atoma.

Predvidjao je da alfa čestice koje su direktno odskočile nazad morale su sudariti se sa nekom mnogo težom masom i ta masa bi trebalo da bude pozitivno nabijena. Takodje je utvrđeno da su neke odstupljene alfa čestice nisu odskočile nazad, već su imale veliki ugao odstupljenja. Posmatrajući različite uglove odstupljenja i broj čestica koje su se odstupile sa tim uglom, on je predvidjao da pozitivne alfa čestice takođe su pod uticajem relativno ogromne koncentrisane pozitivne napetosti. Izjavio je da su koncentracije mase i pozitivne napetosti na istom mestu u atomu i to je u centru atoma, i nazvao je to jezgrom atoma. Takođe je izjavio da, osim centralne jezgre, celi prostor u atomu je prazan.

Nakon ovog eksperimenta sa zlatnim folijom, Rutherford je dao realističniji model atoma. Ovaj model se takođe zove Jezgreni atomski model ili Planetarni model atoma. Ovaj model je dat godine 1911. Prema Rutherfordovom atomskom modelu, skoro sva masa atoma je koncentrisana u ovoj jezgri. Ova jezgra je pozitivno nabijena i okružena je sitnim laganim negativno nabijenim česticama, koje se zovu elektroni. Ovi elektroni se kreću oko jezgre na isti način kao planete koje se kreću oko sunca u planetarnom sistemu. Zbog toga se ovaj model takođe naziva Planetarni model atoma.

Poluprečnik jezgre je oko 10-13 cm. Poluprečnik kružne putanje kojom elektroni se kreću oko jezgre je oko 10-12 cm, što je veće od prečnika elektrona. Poluprečnik atoma je oko 10-8 cm. Dakle, kao planetarni sistem, atom je takođe izuzetno otvoren, zbog čega ga mogu probiti visokobrzinske čestice različitih vrsta. Rutherfordov planetarni 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 je slična gravitacionoj sili privlačenja između Sunca i planeta koji se okreću oko sunca. Veći deo ovog planetarnog atoma je otvoreni prostor, koji ne pruža nikakvu otpor za prolaz pozitivno nabijenih sitnih čestica, poput alfa čestica.
Jezgra atoma je vrlo mala, gusto popunjena i pozitivno nabijena, što dovodi do rasipanja pozitivno nabijenih čestica. Ovaj fenomen rasipanja pozitivno nabijenih alfa čestica pozitivno nabijenom jezgrom objašnjava rasipanje pozitivno nabijenih alfa čestica zlatnim folijom, kao što je posmatrao Ernest Rutherford. Ernest Rutherfordov atomska model uspeo je da zameni atomska model Thomsonov model šljiva u pudingu dat engleskim fizičarom Sir J.J. Thomsonom.

Prema Ernest Rutherfordovom atomskom modelu, elektroni nisu povezani sa 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. Sa druge strane, ako se elektroni kreću kružnom putanjom, tada prema elektromagnetnoj teoriji, ubrzana nabijena elektrona bi neprestano gubila energiju i padala bi u jezgru, kao što je prikazano na slici ispod Rutherfordovog atomska modela koji ne može objasniti zašto elektroni ne padnu u pozitivno nabijenu jezgru.

Tako, nedostaci Rutherfordovog atomska modela mogu se opisati kao sledi-

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

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

Gore navedeni nedostaci Rutherfordovog atomska modela prevaziđeni su Bohrsov atomska modelom (1913).

Izjava: Poštujte original, dobre članke vredi deliti, ukoliko postoji kršenje autorskih prava molimo kontaktirajte za brisanje.