Модель атома Рutherford

Усі ми бачили сливи в пудингу. Раніше вважалося, що електрони в атомі розподілені на позитивний заряд, як сливи в пудингу. Іншими словами, вважалося, що позитивний заряд існує по всьому атомі, а негативні електрони нерівномірно розподілені на ньому, як сливи в пудингу. Ця концепція атомного моделі також відома як модель "сливи в пудингу". Цю концепцію запропонував Дж.Дж.Томсон, який також був винахідником електронів. Згідно з моделлю "сливи в пудингу", позитивний та негативний заряди атома розподілені по всьому тілу атома, і не повинно бути жодної сконцентрованої маси в атомі.
У 1899 році Ернест Резерфорд з Манчестерського університету відкрив альфа-частинки, які є додатно заряджені гелієві іони, виділяються з радіоактивних речовин, таких як уран. Ці альфа-частинки створюють яскраві крапки, коли вдаряються про екран, покритий сульфідом цинку. Оскільки немає сконцентрованої маси в атомі, передбачалося, що якщо тонку металеву фольгу обстрілити додатно зарядженими альфа-частинками, то всі такі альфа-частинки пройдуть через фольгу без значного зміщення свого шляху.

Малий електричний поле, що виникає в атомах, не може суттєво вплинути на рух частинок. Тому передбачалося, що зміщення шляху руху альфа-частинок може становити менше 1o. Це передбачення надихло Ернеста Резерфорда провести експерименти для перевірки моделі "сливи в пудингу" атомів. Він наказав своїм колегам-ученикам Ернесту Марсдену та Гансу Гейгеру обстрілити тонку металеву фольгу альфа-частинками, щоб перевірити це передбачення. За інструкцією, Ернест Марсден та Ганс Гейгер провели експеримент, який став історичним. Вони розмістили дуже тонку золоту плівку перед альфа-ганом. Вони також розмістили екран, покритий сульфідом цинку, навколо золотої плівки, щоб спостерігати за яскравими крапками, коли альфа-частинки ударяються про нього. Вони провели експеримент у темному кімнаті. Вони спостерігали під час експерименту, що, як і передбачалося, альфа-частинки проходять через плівку та ударяються про екран сульфіду цинку за плівкою.

Але після підрахунку яскравих крапок на екрані вони отримали неочікуваний результат. Не всі альфа-частинки пройшли через фольгу прямо, як очікувалося. Дуже невелика частина обстрілених альфа-частинок змінила напрямок руху під час проходження через золоту фольгу. Не лише частинки змінили свій шлях, але й деякі з них прямо відскочили назад до джерела або альфа-гану. Після детального вивчення спостережень, Ернест Марсден та Ганс Гейгер подали звіт Ернесту Резерфорду. Після перегляду та вивчення їхнього звіту, Резерфорд передбачив іншу модель атому, яка відома як Резерфордова модель атома.

Він передбачив, що альфа-частинки, які прямо відскочили назад, мусіли зіткнутися з набагато важчою масою, і ця маса має бути додатно заряджена. Було також виявлено, що деякі з змінених альфа-частинок не відскочили назад, але мали дуже великий кут зміни напрямку. Спостерігаючи різні кути зміни напрямку та кількість частинок, які змінили напрямок з цими кутами, він передбачив, що додатні альфа-частинки також впливають на відносно велику сконцентровану додатну зарядженість. Він заявив, що концентрація маси та додатного заряду знаходиться в одному місці в атомі, і це в центрі атома, який він назвав ядром атома. Він також заявив, що, крім центрального ядра, весь простір в атомі порожній.

Після цього експерименту з золотою фольгою, Резерфорд запропонував більш реалістичну модель атома. Ця модель також називається Ядерною Атомною Моделлю або Планетарною Моделлю Атома. Ця модель була запропонована в 1911 році. Згідно з Резерфордовою Атомною Моделлю, майже вся маса атома сконцентрована в цьому ядрі. Це ядро додатно заряджене і оточене маленькими легкими негативно зарядженими частинками, які називаються електронами. Ці електрони обертаються навколо ядра таким же чином, як планети обертаються навколо сонця в планетарній системі. Саме тому ця модель також називається Планетарною Моделлю Атома.

Радіус ядра становить приблизно 10-13 см. Радіус кругового шляху, по якому електрони обертаються навколо ядра, становить приблизно 10-12 см, що більше, ніж діаметр електрона. Радіус атому становить приблизно 10-8 см. Таким чином, як і планетарна система, атом також має вельми відкриту природу, завдяки чому в нього можуть проникати високошвидкісні частинки різних видів. Планетарна модель атома Резерфорда показана на нижньому рисунку-

Існує сила притягання між додатно зарядженим ядром та негативно зарядженими електронами, які обертаються навколо ядра. Ця електростатична сила між додатно зарядженим ядром та негативно зарядженими електронами подібна до гравітаційної сили притягання між Сонцем та планетами, що обертаються навколо сонця. Більша частина цього планетарного атома є відкритим простором, який не надає жодного опору для проходження додатно заряджених малих частинок, таких як альфа-частинки.
Ядро атома дуже мале, густе і додатно заряджене, що призводить до розсіювання додатно заряджених частинок. Цей феномен розсіювання додатно заряджених альфа-частинок додатно зарядженим ядром пояснює розсіювання додатно заряджених альфа-частинок золотою фольгою, яке було спостерігати Ернестом Резерфордом. Ернест Резерфорд Атомна Модель успішно замінила атомну модель Томсонівська модель "сливи в пудингу", запропоновану англійським фізиком сіром Дж.Дж.Томсоном.

Згідно з атомною моделлю Ернеста Резерфорда, електрони не прикріплені до маси атома. Електрони або стоять на місці в просторі, або обертаються по кругових шляхах навколо ядра. Але якщо електрони стоять на місці, вони повинні впасти до ядра через силу притягання між електроном і ядром. З іншого боку, якщо електрони рухаються по круговому шляху, то, згідно з електромагнітною теорією, заряд електрона, що прискорюється, неперестанно втрачає свою енергію і впадає в ядро, як показано на нижньому рисунку. Атомна модель Резерфорда не пояснює, чому електрони не впадають в додатно заряджене ядро.

Таким чином, недоліки атомної моделі Резерфорда можна описати наступним чином-

1. Атомна модель Резерфорда не пояснює розподіл електронів по орбітах.

2. Атомна модель Резерфорда не пояснює стабільність атому як цілого.

Надійшені недоліки атомної моделі Резерфорда були подолані атомною моделлю Бора (1913).

Заява: Поважайте оригінал, добре статті варті поширення, якщо є порушення авторських прав зв'яжіться для видалення.