Εξηγούμε ποιο είναι το ατομικό μοντέλο του Rutherford και τα κύρια αξιώματά του. Επίσης, πώς ήταν το πείραμα του Ράδερφορντ.
Ποιο είναι το ατομικό μοντέλο του Rutherford;
Το ατομικό μοντέλο του Ράδερφορντ, όπως υποδηλώνει το όνομά του, ήταν ένα από τα μοντέλα που προτάθηκαν για την εξήγηση του δομή εσωτερικό του άτομο. Το 1911 ο Βρετανός χημικός και φυσικός Ernest Rutherford πρότεινε αυτό το μοντέλο με βάση τα αποτελέσματα της πειραματισμός με φύλλο χρυσού.
Αυτό το μοντέλο αποτελούσε μια ρήξη με τα προηγούμενα μοντέλα όπως το ατομικό μοντέλο Dalton και το ατομικό μοντέλο Thompson, και ένα βήμα μπροστά σε σχέση με το επί του παρόντος αποδεκτό μοντέλο.
Μέσα στο ατομικό μοντέλο, ο Rutherford πρότεινε ότι τα άτομα έχουν έναν κεντρικό πυρήνα όπου το υψηλότερο ποσοστό τους μάζα. Επιπλέον, σύμφωνα με αυτή τη θεωρία, ο πυρήνας αυτός έχει θετικό ηλεκτρικό φορτίο και περιφέρεται σε τροχιά από σωματίδια αντίθετου φορτίου και μικρότερου μεγέθους (ηλεκτρόνια).
Σύμφωνα με τις εκτιμήσεις του, το άτομο λειτουργούσε ως α Ηλιακό σύστημα των ηλεκτρονίων που περιφέρονται γύρω από έναν βαρύτερο ατομικό πυρήνα, όπως κάνουν οι πλανήτες γύρω από τον Ήλιος.
Το ατομικό μοντέλο του Rutherford μπορεί να συνοψιστεί στις ακόλουθες τρεις προτάσεις:
- Το μεγαλύτερο μέρος της ατομικής μάζας συγκεντρώνεται στον πυρήνα, ο οποίος είναι όλο και μεγαλύτερος. βάρος από τα υπόλοιπα σωματίδια, και προικισμένο με θετικό ηλεκτρικό φορτίο.
- Γύρω από τον πυρήνα και σε μεγάλες αποστάσεις από αυτόν βρίσκονται οι ηλεκτρόνια, με αρνητικό ηλεκτρικό φορτίο, που περιφέρεται γύρω του σε κυκλικές διαδρομές.
- Το άθροισμα των θετικών και αρνητικών ηλεκτρικών φορτίων ενός ατόμου θα πρέπει να δίνει ως αποτέλεσμα μηδέν, δηλαδή να είναι ίσα, έτσι ώστε το άτομο να είναι ηλεκτρικά ουδέτερο.
Ο Ράδερφορντ όχι μόνο πρότεινε αυτή τη δομή για το άτομο, αλλά υπολόγισε και το μέγεθός του και το σύγκρινε με το μέγεθος του πυρήνα και κατέληξε στο συμπέρασμα ότι ένα μεγάλο μέρος της σύνθεσης του ατόμου είναι κενός χώρος.
Αυτό το μοντέλο, από την άλλη πλευρά, έχει ορισμένους περιορισμούς που θα μπορούσαν να επιλυθούν με την πρόοδο του η γνώση και το τεχνολογία:
- Δεν μπορούσε να εξηγηθεί πώς ήταν δυνατόν ένα σύνολο θετικών φορτίων να συγκρατούνται μαζί στον ατομικό πυρήνα, αφού θα έπρεπε να απωθούν το ένα το άλλο, αφού είναι όλα φορτία του ίδιου ζωδίου.
- Η σταθερότητα του ατόμου δεν μπορούσε να εξηγηθεί, γιατί όταν εξετάζουμε τα ηλεκτρόνια αρνητικού φορτίου που περιστρέφονται γύρω από τον θετικό πυρήνα, κάποια στιγμή αυτά τα ηλεκτρόνια έπρεπε να χάσουν Ενέργεια και κατάρρευση ενάντια στον πυρήνα.
Το ατομικό μοντέλο του Ράδερφορντ ίσχυε για μικρό χρονικό διάστημα και αντικαταστάθηκε από το ατομικό μοντέλο που πρότεινε ο Δανός φυσικός Niels Bohr το 1913, στο οποίο ορισμένοι από τους περιορισμούς επιλύθηκαν και ενσωματώθηκαν οι θεωρητικές προτάσεις που αναπτύχθηκε από τον Άλμπερτ Αϊνστάιν το 1905.
Το πείραμα του Ράδερφορντ
Η πειραματική μέθοδος του Ράδερφορντ ξεκίνησε με πολλά λεπτά φύλλα χρυσού που θα βομβαρδίζονταν στο εργαστήριο με πυρήνες ηλίου (σωματίδια άλφα, που έχουν θετικό φορτίο), μετρώντας έτσι τις γωνίες εκτροπής της δέσμης των σωματιδίων όταν διέρχονταν από τον χρυσό.
Αυτή η συμπεριφορά, η οποία μερικές φορές έφτασε σε αποκλίσεις έως και 90 °, δεν συμφωνούσε με το ατομικό μοντέλο που πρότεινε ο Thompson, που επικρατούσε εκείνη την εποχή.
Το μοντέλο του Thompson προτείνει ότι το άτομο είναι μια θετική σφαίρα, με αρνητικά φορτισμένα ηλεκτρόνια ενσωματωμένα σε αυτήν. Για αυτόν τον λόγο το μοντέλο μοιάζει με πουτίγκα με σταφίδες: η πουτίγκα θα ήταν το άτομο και οι σταφίδες θα ήταν τα ηλεκτρόνια.
Από την άλλη πλευρά, το μοντέλο του Rutherford αναφέρει ότι το άτομο έχει το θετικό φορτίο συγκεντρωμένο στον πυρήνα και τα ηλεκτρόνια περιφέρονται γύρω του. Εάν το άτομο είχε τη δομή που προτείνει ο Thompson, τα σωματίδια άλφα (θετικά), όταν περνούν από το φύλλο χρυσού, θα πρέπει να ακολουθούν τις τροχιές τους ή να αποκλίνουν πολύ λίγο. Ωστόσο, αυτό που συνέβη είναι ότι παρατηρήθηκαν αποκλίσεις αυτών των σωματιδίων έως και 90 και 180 °, οι οποίες έδειξαν ότι το άτομο, πράγματι, έχει το θετικό φορτίο συγκεντρωμένο στο κέντρο του (όπως προτείνει ο Ράδερφορντ) και δεν είναι κατανεμημένο σε μια σφαίρα. όπως προτείνει ο Thompson).