Rutherford Atommodell
Vi har alla sett plommon i pudel. Tidigare trodde man att elektronerna i ett atom är fördelade på positiv laddning precis som plommon i en pudding. Med andra ord trodde man att den positiva laddningen finns över hela atomen och de negativa elektronerna är ojämnt fördelade på den, precis som plommon i en pudding. Denna koncept av atommodell kallas för plommon i pudding-modellen av atomer. Detta koncept introducerades av J.J. Thomson, som också var uppfinnaren av elektronerna. Enligt plommon i pudding-modellen, är de positiva och negativa laddningarna i en atom fördelade över hela atomens kropp och det får inte finnas någon koncentrerad massa i en atom.
I 1899 upptäckte Ernest Rutherford vid Manchester University alfa-partiklar, som är positivt laddade heliumioner som utskjuts från radioaktiva ämnen som uran. Dessa alfa-partiklar skapar ljusa fläckar när de träffar en zink-sulfidbelagd skärm. Eftersom det inte finns någon koncentrerad massa i en atom, förutsågs det att om en tunn metallisk folie bombaderas med positivt laddade alfa-partiklar, skulle alla sådana alfa-partiklar passera folien utan större avvikelse i deras resebana.
Det lilla elektriska fältet som utvecklas i atomerna kan inte påverka partikelns rörelse mycket. Så det förutsågs att det kan vara mindre än 1o avvikelse i banan för alfa-partiklarnas rörelse. Denna förutsägelse inspirerade Ernest Rutherford att genomföra experiment för att verifiera plommon i pudding-modellen av atomer. Han instruerade sina kollegor Ernest Marsden och Hans Geiger att bombadera en tunn metallisk folie med alfa-partiklar för att verifiera denna förutsägelse. Enligt instruktionerna genomförde Ernest Marsden och Hans Geiger ett experiment och gjorde historia. De placerade en mycket tunn guldfilm framför en alfa-stråleskan. De placerade också en zink-sulfidskärm runt guldfilmen för att observera de ljusa fläckarna på den när alfa-partiklarna träffade den. De genomförde experimentet i ett mörkt rum. Under experimentet observerade de att, som förutsagt, alfa-partiklarna passerade filmen och träffade zink-sulfidskärmen bakom filmen.
Men efter att ha räknat de ljusa fläckarna på skärmen upptäckte de ett oväntat resultat. Alla alfa-partiklar passerade inte folien på rak väg som förväntat. Ett mycket litet antal bombarderade alfa-partiklar ändrade sin resebana under passeringen av guldfolien. Inte bara ändrades partiklarnas bana, utan ett fåtal av dem studsade tillbaka direkt mot källan eller alfa-skottet. Efter en detaljerad studie av observationen lämnade Ernest Marsden och Hans Geiger en rapport till Ernest Rutherford. Efter att ha granskat och studerat deras rapport förutsåg Rutherford ett annat modell av en atom, som kallas för Rutherfords atommodell.
Han förutsåg att de alfa-partiklar som studsade tillbaka direkt måste ha kolliderat med något mycket tyngre och att massan borde vara positivt laddad. Det visade sig också att vissa av de avvikande alfa-partiklarna studsade inte tillbaka, men de hade en mycket stor avvikelsevinkel. Genom att observera olika avvikelsevinklar och antalet partiklar som avvek med dessa vinklar, förutsåg han att de positiva alfa-partiklarna också påverkas av en relativt stor koncentrerad positiv laddning. Han sa att masskoncentrationen och den positiva laddningen finns på samma plats i en atom och detta är i centrum av atomen, och han kallade det för kärnan i atomen. Han sa också att utom central kärna är hela utrymmet i atomen tomt.
Efter detta gulfilmexperiment gav Rutherford en mer realistisk modell av en atom. Denna modell kallas också Kärnatomsmodell eller Planetsystemmodell av Atom. Denna modell presenterades år 1911. Enligt Rutherfords Atomsmodell, är nästan all massan i en atom koncentrerad i denna kärna. Denna kärna är positivt laddad och omgiven av små lätta negativt laddade partiklar, som kallas elektroner. Dessa elektroner cirkulerar runt kärnan på samma sätt som planeter cirkulerar runt solen i planetsystemet. Av den anledningen kallas denna modell också för Planetsystemmodell av Atom.
Kärnans radie är cirka 10-13 cm. Radie för den cirkulära bana som elektronerna reser runt kärnan är cirka 10-12 cm, vilket är större än diameter för en elektron. Radiusen för atom är cirka 10-8 cm. På så sätt, likt ett planetsystem, är atomen också av en ytterst öppen natur, vilket gör att den kan trängas av höghastighetspartiklar av olika slag. Rutherfords Planetsystemmodell av atom visas i figuren nedan-
En dragkraft finns mellan den positivt laddade kärnan och de negativt laddade elektronerna som reser runt kärnan. Denna elektrostatiska kraft mellan den positivt laddade kärnan och de negativt laddade elektronerna liknar den gravitationsdrift som finns mellan solen och planeter som cirkulerar runt solen. Största delen av detta planetsystematom är öppet utrymme, vilket inte erbjuder någon motstånd för passagen av positivt laddade små partiklar som alfa-partiklar.
Kärnan i atomen är mycket liten, täthetshög och positivt laddad, vilket leder till spridning av positivt laddade partiklar. Detta fenomen för spridning av positivt laddade alfa-partiklar av positivt laddade kärna, förklarar spridningen av positivt laddade alfa-partiklar av gulfilmen som observerades av Ernest Rutherford. Ernest Rutherfords Atomsmodell lyckades ersätta atommodellen Thomsons Plommon i Pudding-modell given av den engelske fysikern Sir J.J. Thomson.
Enligt Ernest Rutherfords atommodell är elektronerna inte fastbundna till atommassan. Elektronerna är antingen stillastående i rymden eller rör sig i cirkulära banor runt kärnan. Men om elektronerna är stillastående måste de falla in i kärnan p.g.a. dragningskraften mellan elektron och kärna. Å andra sidan, om elektronerna rör sig i en cirkulär bana, då enligt elektromagnetiska teorin, skulle den accelererade laddningen hos elektronen kontinuerligt förlora sin energi och skulle falla in i kärnan som visas i figuren nedan. Rutherfords Atomsmodell klarar inte av att förklara varför elektronerna inte faller in i den positivt laddade kärnan.
Således kan bristerna i Rutherfords Atomsmodell beskrivas som nedan-
Rutherfords atomsmodell förklarar inte distributionen av elektroner i banorna.
Rutherfords atomsmodell förklarar inte stabiliteten hos atom som helhet.
Ovanstående brister i Rutherfords atomsmodell övervanns av Bohrs Atomsmodell (1913).
Utrop: Respektera det ursprungliga, bra artiklar är värda att dela, om det är upphovsrättsskyddat kontakta för borttagning.
