Mfano wa Atomu wa Rutherford
Sisi sote tumeshuhudia plums katika padding. Kawaida mara zingine kumekuwa na maoni ya kuwa viwango vya atomu atom vilivyovunjwa ni vikubwa kama plums katika pudding. Namba mbili hii inamaanisha kuwa charge chanya kilikuwa kila mahali katika atomu na viwango vyenye charge hasi vilikuwa vimevunjika kwenye hiyo charge chanya kama plums katika pudding. Mbinu hii ya modeli ya atomu inatafsiriwa kama modeli ya plums katika pudding ya atomu. Mbinu hii iliyotolewa na J.J.Thomson, ambaye pia alikuwa mwanavyo wa electrons. Kulingana na plums katika pudding model, charges chanya na hasi za atomu zinavunjika kila mahali katika mwili wa atomu na hakuna uzito unaojumuisha kati ya atomu.
Mnamo 1899, Ernest Rutherford wa Chuo Kikuu cha Manchester aligundua alpha particles, ambazo ni helium ions yenye charge chanya vinavyopungua kutoka kwa mazingira ya radioactive kama uranium. Alpha particles hizi huunda spots yenye mwanga wakati wanapiga skrini iliyolenga na zinc sulphide. Kwa sababu hakuna uzito unaojumuisha kati ya atomu, lilikuwa limetathmini kuwa ikiwa foil chemchemi ilipiga na alpha particles yenye charge chanya, basi alpha particles zote zitaweza kupita foil bila kutengenezwa sana katika njia yao ya safari.
Electric field ndogo uliyounduliwa katika atomu hauwezi kusababisha utendaji wa particle wingi. Hivyo basi lilikuwa litathmini kuwa inaweza kuwa na deflection chache tu katika njia ya safari ya alpha particles. Tathmini hii ilihimiza Ernest Rutherford kutembelea majaribio ya kuthibitisha modeli ya plums katika pudding ya atomu. Alielezea wenzake Ernest Marsden na Hans Geiger kupiga alpha particles kwenye foil chemchemi ili kutathmini tathmini hii. Kulingana na elezo, Ernest Marsden na Hans Geiger walifanya jaribio na wakasumbuli historia. Walieka filmi ya dhahabu chemchemi mbele ya alpha ray gun. Waliweka pia screen ya zinc sulphide isiyofaa kwa filmi ili kuzingatia spots yenye mwanga wakati alpha particles hupiga kwenye ile screen. Walifanya jaribio hilo katika chumba chenye giza. Walizingatia wakati wa jaribio kwamba kama tulivyotathmini, alpha particles zinaenda kwenye filmi na kumpiga kwenye screen ya zinc sulphide nyuma ya filmi.
Lakini baada ya kuhesabu spots yenye mwanga kwenye screen, walipata matokeo gani siyo yale yaliyotathmini. Saa zote alpha particles hazijapita foil kwa njia moja kama tulivyotathmini. Asilimia kidogo ya alpha particles zilizopiga kwenye gold foil zilibadilisha njia yao ya safari. Si tu particles zilizobadilishwa njia yao, lakini asilimia kidogo zao zilirudi kwa msingi au alpha gun. Baada ya utafiti wa taarifa zao, Ernest Marsden na Hans Geiger waliteleka ripoti kwa Ernest Rutherford. Baada ya kutazama na kutathmini ripoti yao, Rutherford alithibitisha modeli tofauti ya atom, ambayo inatafsiriwa kama Rutherford model of the atom.
Alithibitisha kuwa alpha particles zilizorudi kwa msingi zingewekwa kwa uzito mkubwa zaidi na huo uzito lazima awe na charge chanya. Lilikuwa limeshukuliwa pia kuwa baadhi ya alpha particles zilizobadilishwa njia hazijarudi kwa msingi lakini zilikuwa na angle mkubwa wa diversion. Kwa kutazama angles tofauti za diversion na idadi ya particles zilizobadilishwa na angles hizo, alithibitisha kuwa positive alpha particles zinaelezezwa na charge chanya chenye concentration mkubwa. Alieleza kuwa concentrations za uzito na charge chanya ziko kwenye sehemu moja katika atomu na hii ni katika msingi wa atomu na alikuita nucleus wa atomu. Alikuelezea pia kuwa isipo kwenye msingi mzuri, nchi yote katika atomu ni tupu.
Baada ya jaribio la gold foil, Rutherford alitoa modeli ya uwazi zaidi ya atomu. Modeli hii inatafsiriwa pia kama Nuclear Atomic Model au Planetary Model of Atom. Modeli hii ilitoa mwaka wa 1911. Kulingana na Rutherford’s Atomic Model, uzito wote wa atomu unajumuisha kwenye nucleus hii. Nucleus hii ni na charge chanya na imezunguka na particles yenye charge hasi ndogo, ambazo zinatafsiriwa kama electrons. Electrons hizi huzunguka kwenye nucleus kwa njia sawa sawa kama planets zinazozunguka kwenye jua katika planetary system. Kwa hivyo modeli hii inatafsiriwa pia kama Planetary Model of Atom.
Radius ya nucleus ni karibu 10-13 cm. Radius ya circular path iliyoyojazwa na electrons kwenye nucleus ni karibu 10-12 cm ambayo ni zaidi ya diameter ya electron. Radius ya atom ni karibu 10-8 cm. Kwa hivyo, kama planetary system, atomu pia ni ya tabia ya ufunguo, kwa sababu ambayo inaweza kutengeneza particles zenye kasi ya juu tofauti. Rutherford’s Planetary Atomic Model inaonyeshwa kwenye figure ifuatayo-
Kutokana na force ya attraction kati ya nucleus wenye charge chanya na electrons wenye charge hasi zinazozunguka kwenye nucleus. Hii electrostatic force kati ya nucleus wenye charge chanya na electrons wenye charge hasi ni sawa sawa na gravitational force ya attraction kati ya Jua na planets zinazozunguka kwenye Jua. Sehemu kubwa ya planetary atom hii ni nchi tupu, ambayo haiongeze resistance lolote kwa passes ya particles yenye charge chanya ndogo kama Alpha particles.
Nucleus wa atomu ni ndogo, magumu na wenye charge chanya ambayo inasababisha scattering ya particles yenye charge chanya. Hii phenomenon ya scattering ya particles yenye charge chanya na nucleus wenye charge chanya, inaelezea scattering ya particles yenye charge chanya na gold foil kama ilivyowezekana na Ernest Rutherford. Ernest Rutherford Atomic Model alisafi kutatua modeli ya atomu Thomson’s Plum Pudding model iliyotolewa na English Physicist Sir J.J. Thomson.
Kulingana na Ernest Rutherford’s atomic model, electrons hawakujumuisha kwenye uzito wa atomu. Electrons wanaweza kuwa wakifu kwenye nchi au wakizunguka kwenye circular paths kwenye nucleus. Lakini ikiwa electrons wakifu kwenye nchi wanaweza kukufa kwenye nucleus kutokana na force ya attraction kati ya electron na nucleus. Kwa upande mwingine ikiwa electrons wakizunguka kwenye circular path, basi kulingana na electromagnetic theory, charge yenye acceleration ya electron ingeweza kushindwa energy yake kwa muda na ingeweza kufika kwenye nucleus kama inavyoonyeshwa kwenye figure ifuatayo Rutherford Atomic Model haina thamani ya kuelezea mengapa electrons hawakufika kwenye nucleus wenye charge chanya.
Hivyo, matatizo ya Rutherford’s Atomic model yanaweza kuelezea kama ifuatavyo-
Modeli ya Rutherford’s atomic model haielezei distribution ya electrons kwenye orbits.
Modeli ya Rutherford’s atomic model haielezei stability ya atom kama umbo kamili.
Matatizo hayo ya Rutherford’s atomic model yalipunguzwa na Bohr’s Atomic Model (1913).
Taarifa: Respect the original, good articles worth sharing, if there is infringement please contact delete.
