Selgitame, mis on Rutherfordi aatomimudel ja selle põhipostulaate. Samuti, kuidas oli Rutherfordi eksperiment.
Mis on Rutherfordi aatomimudel?
Rutherfordi aatomimudel, nagu selle nimigi viitab, oli üks mudelitest, mida pakuti selle selgitamiseks struktuur sisemine aatom. 1911. aastal pakkus Briti keemik ja füüsik Ernest Rutherford selle mudeli välja oma uurimistöö tulemustele tuginedes. eksperimenteerimine kuldlehega.
See mudel kujutas endast katkemist varasemate mudelitega, nagu Daltoni aatomimudel ja Thompsoni aatomimudel, ning sammu edasi praegu aktsepteeritud mudeli suhtes.
Selle aatomi mudel, Rutherford tegi ettepaneku, et aatomitel on keskne tuum, kus nende suurim protsent on mass. Veelgi enam, selle teooria kohaselt on sellel tuumal positiivne elektrilaeng ja selle ümber tiirlevad vastupidise laenguga ja väiksema suurusega osakesed (elektronid).
Tema kaalutluste kohaselt toimis aatom a Päikesesüsteem elektronidest, mis tiirlevad ümber raskema aatomituuma, nagu seda teevad planeedid Päike.
Rutherfordi aatomimudeli võib kokku võtta järgmise kolme väitega:
- Suurem osa aatommassist on koondunud tuuma, mis on järjest suurem. kaal kui ülejäänud osakesedja millel on positiivne elektrilaeng.
- Tuuma ümber ja sellest suurel kaugusel asuvad elektronid, negatiivse elektrilaenguga, mis tiirlevad selle ümber ringikujulistel radadel.
- Aatomi positiivsete ja negatiivsete elektrilaengute summa peaks andma tulemuseks nulli, st need peaksid olema võrdsed, nii et aatom oleks elektriliselt neutraalne.
Rutherford mitte ainult ei pakkunud seda aatomi struktuuri välja, vaid arvutas välja ka selle suuruse ja võrdles seda tuuma suurusega ning jõudis järeldus et suur osa aatomi koostisest on tühi ruum.
Sellel mudelil on seevastu teatud piirangud, mida saab lahendada mudeli edasiarendamisega teadmisi ja tehnoloogia:
- Ei osatud seletada, kuidas oli võimalik positiivsete laengute kogumit aatomituumas koos hoida, kuna need peaksid üksteist tõrjuma, kuna need kõik on sama märgi laengud.
- Aatomi stabiilsust ei osatud seletada, sest kui arvestada negatiivse laenguga elektrone, mis pöörlevad ümber positiivse tuuma, siis mingil hetkel pidid need elektronid kaotama. Energia ja variseb vastu südamikku.
Rutherfordi aatomimudel kehtis lühikest aega ja see asendati Taani füüsiku Niels Bohri 1913. aastal pakutud aatomimudeliga, milles mõned piirangud lahendati ja Albert Einsteini 1905. aastal välja töötatud teoreetilised ettepanekud lisati.
Rutherfordi eksperiment
Rutherfordi eksperimentaalne meetod sai alguse mitmest õhukesest kullast, mida laboris pommitatakse heeliumi tuumadega (alfaosakesed, millel on positiivne laeng), mõõtes nii osakeste kiire läbipaindenurki kulla läbimisel.
Selline käitumine, mis mõnikord ulatus kõrvalekalleteni kuni 90 °, ei olnud nõus Thompsoni pakutud aatomimudeliga, mis tol ajal valitses.
Thompsoni mudel eeldab, et aatom on positiivne sfäär, millesse on põimitud negatiivselt laetud elektronid. Sel põhjusel meenutab mudel rosinatega pudingut: puding oleks aatom ja rosinad elektronid.
Teisest küljest väidab Rutherfordi mudel, et aatomi positiivne laeng on koondunud tuuma ja elektronid tiirlevad selle ümber. Kui aatomil oleks Thompsoni pakutud struktuur, peaksid alfa- (positiivsed) osakesed kuldfooliumi läbides järgima oma trajektoore või kalduma väga vähe kõrvale. Juhtus aga see, et täheldati nende osakeste kõrvalekaldeid kuni 90 ja 180 °, mis näitas, et aatomi positiivne laeng on tõepoolest kontsentreeritud selle keskele (nagu Rutherford pakkus välja), mitte aga sfääris. nagu Thompson välja pakkus).