Rutherford Atom Modeli

Hepimiz dolgu içinde erikler görmüşüz. Daha önce atomun içindeki elektronların, bir pudin içindeki erikler gibi pozitif yük üzerinde dağıldığı düşünülüyordu. Başka bir deyişle, pozitif yükün tüm atomda var olduğu ve negatif elektronların bu yük üzerinde eşit dağılmadığı, bir pudin içindeki erikler gibi düşündürüyordu. Bu atom modeli kavramı, erikler pudin modeli olarak bilinir. Bu kavram, aynı zamanda elektronların keşfedicisi olan J.J. Thomson tarafından tanıtılmıştır. Thomson'un erikler pudin modeline göre, bir atomun pozitif ve negatif yükleri atomun bedeninde dağılır ve atomda herhangi bir yoğunlaşmış kütle olmamalıdır.
1899 yılında, Manchester Üniversitesi'nden Ernest Rutherford, uranyum gibi radyoaktif maddelerden salınan pozitif yüklü helyum iyonları olan alfa parçacıklarını keşfetmiştir. Bu alfa parçacıkları, çinko sülfür ile kaplanmış bir ekrana çarptığında parlak noktalar oluşturur. Atomda yoğunlaşmış bir kütle olmadığı için, ince bir metal foliye pozitif yüklü alfa parçacıkları ile bombalama yapıldığında, tüm bu alfa parçacıklarının yolundaki çok az sapma ile foliyi geçeceğini tahmin edilmiştir.

Atomlarda geliştirilen küçük elektrik alan, parçacığın hareketini çok etkilemez. Bu nedenle, alfa parçacıklarının hareket yolu üzerinde 1o kadar sapma olabileceği tahmin edilmiştir. Bu tahmin, Ernest Rutherford'ı erikler pudin modelini doğrulamak için deney yapmaya teşvik etti. Ernest Marsden ve Hans Geiger adlı arkadaşlarına, bu tahmini doğrulamak için ince bir metal foliye alfa parçacıkları ile bombalamalarını söyledi. Talimatlara uygun olarak, Ernest Marsden ve Hans Geiger deneyi yaptılar ve tarihe geçtiler. Çok ince altın filmi alfa ışın silahının önünde yerleştirdiler. Ayrıca, alfa parçacıklarının filmden geçip arkasındaki çinko sülfür ekranına çarptığında oluşan parlak noktaları gözlemlemek için altın filmi etrafına bir çinko sülfür ekranı yerleştirdiler. Deneyi karanlık bir odada gerçekleştirdiler. Deney sırasında, tahmin edildiği gibi, alfa parçacıklarının filmden geçirildiğini ve arkasındaki çinko sülfür ekranına çarptığını gözlemlediler.

Ancak, ekran üzerindeki parlak noktaları saydıktan sonra beklenmedik bir sonuç elde ettiler. Tüm alfa parçacıkları, beklenildiği gibi düz bir çizgi halinde foliyi geçmedi. Bombalanan alfa parçacıklarının çok küçük bir yüzdesi, altın foliyi geçerken seyahat yollarını değiştirdi. Parçacıklar sadece yollarından sapmadı, aynı zamanda çok az sayıda parçacık doğrudan kaynak veya alfa silahına doğru geri zıpladı. Gözlemlerin ayrıntılı incelenmesinden sonra, Ernest Marsden ve Hans Geiger, Ernest Rutherford'a bir rapor sundular. Raporlarını inceledikten sonra Rutherford, farklı bir atom modeli öngördü, bu da Rutherford atom modeli olarak bilinir.

Doğrudan geri zıplayan alfa parçacıklarının, daha ağır bir kütleye çarpması gerektiğini ve bu kütlenin pozitif yüklü olması gerektiğini öngördü. Ayrıca, bazı saplanan alfa parçacıklarının geri zıplayıp zıplamadığı ancak çok büyük bir açı ile saplandıkları da bulundu. Farklı sapma açılarını ve bu açılarla saplanan parçacık sayısını gözlemleyerek, pozitif alfa parçacıklarının, nispeten büyük yoğunlaşmış pozitif bir yük tarafından etkilendiğini öngördü. Kütlenin ve pozitif yükün yoğunlaştığı yerin, atomun merkezinde olduğunu ve bunu atom çekirdeği olarak adlandırdığını belirtti. Ayrıca, merkezi çekirdek dışında, atomun tüm alanının boş olduğunu da belirtti.

Bu altın foli deneyinden sonra, Rutherford atom için daha gerçekçi bir model verdi. Bu model, ayrıca Nükleer Atom Modeli veya Gezegen Sistemi Atom Modeli olarak da bilinir. Bu model 1911 yılında verilmiştir. Rutherford Atom Modeli'ne göre, bir atomun hemen hemen tüm kütlesi bu çekirdekte toplanır. Bu çekirdek pozitif yüklüdür ve çevresinde minik, hafif, negatif yüklü parçacıklar, elektronlar bulunur. Bu elektronlar, gezegen sisteminde gezegenlerin güneşe dair dönmesi gibi, çekirdeğin etrafında döner. Bu yüzden bu model, aynı zamanda Gezegen Sistemi Atom Modeli olarak da anılır.

Çekirdeğin yarıçapı yaklaşık 10-13 cm'dir. Elektronların çekirdeğin etrafında dolaştığı dairesel yolun yarıçapı yaklaşık 10-12 cm'dir, bu da bir elektronun çapından büyüktür. Atom'un yarıçapı yaklaşık 10-8 cm'dir. Böylece, gezegen sistemi gibi, atom da aşırı derecede açık bir yapıya sahiptir, bu nedenle çeşitli türde yüksek hızlı parçacıklar tarafından delinebilir. Rutherford'ın Gezegen Sistemi Atom Modeli, aşağıdaki resimde gösterilmiştir-

Pozitif yüklü çekirdek ve çekirdeğin etrafında dolaşan negatif yüklü elektronlar arasında bir çekme gücü vardır. Pozitif yüklü çekirdek ve negatif yüklü elektronlar arasındaki bu elektrostatik güç, güneş ve onun etrafında dönen gezegenler arasındaki çekim kuvvetine benzerdir. Bu gezegenli atominin çoğu kısmı, pozitif yüklü alfa parçacıkları gibi küçük parçacıkların geçişine engel olmayan boş bir alandır.
Atom çekirdeği çok küçük, yoğun ve pozitif yüklüdür, bu da pozitif yüklü parçacıkların saçılmasına neden olur. Bu fenomen, pozitif yüklü alfa parçacıklarının pozitif yüklü çekirdek tarafından saçılması, Ernest Rutherford tarafından gözlemlenen altın foli tarafından pozitif yüklü alfa parçacıklarının saçılması açıklamasını sağlar. Ernest Rutherford Atom Modeli, İngiliz fizikçi Sir J.J. Thomson tarafından verilen Thomson’un Erikler Pudin Modeli ile değiştirilmiştir.

Ernest Rutherford'ın atom modeline göre, elektronlar atomun kütlesine bağlı değildir. Elektronlar ya uzayda durmaktadır ya da çekirdeğin etrafında dairesel yollarda dolaşmaktadır. Ancak, elektronlar sabit ise, elektron ve çekirdek arasındaki çekme kuvveti nedeniyle çekirdeğe düşmelidir. Diğer yandan, elektronlar dairesel bir yol boyunca hareket ederse, elektromanyetik teori'ne göre, hızlanan elektron yükünün sürekli enerji kaybetmesi ve çekirdeğe düşmesi gerekir (aşağıdaki Rutherford Atom Modeli figürüne bakınız). Rutherford Atom Modeli, elektronların neden pozitif yüklü çekirdeğe düşmemekte olduğunu açıklamaz.

Böylece, Rutherford Atom Modeli'nin eksiklikleri aşağıda açıklanabilir-

1.  Rutherford Atom Modeli yörüngelerdeki elektronların dağılışını açıklamaz.

2. Rutherford Atom Modeli, atom'un bütünü olarak istikrarını açıklamaz.

Yukarıdaki Rutherford Atom Modeli'nin eksiklikleri, Bohr Atom Modeli (1913) ile aşılmıştır.

Açıklama: Orijinali saygıyla karşılayın, iyi makaleler paylaşım edecek değerlidir, eğer kopyalama varsa lütfen silme isteği ile bağlantı kurun.