Po poznanstvu Thomsonov atomski model, ki je menil, da so elektroni v pozitivno naelektrenem mediju, naprednejši model, znan kot Rutherfordov atomski model. Znanstvenik, zadolžen za ta novi napredek v znanosti, je bil Ernest Rutherford. Rodil se je 20. avgusta 1871 in umrl 19. oktobra 1937. V življenju je veliko prispeval k kemiji in svetu znanosti nasploh.
Zato bomo temu članku posvetili vse, kar morate vedeti o Rutherfordovem atomskem modelu.
Poskus z zlatimi listi
Stari Thomsonov model je rekel, da so elektroni v pozitivno nabitem mediju. Leta 1909 je Ernest Rutherford v spremstvu dveh pomočnikov Geigerja in Marsdena izvedel študijo, znano kot eksperiment z zlatimi lističi, kjer so lahko preverili, da Dobro znani Thomsonov "dežni puding" je bil napačen. In to je, da je ta novi poskus lahko pokazal, da ima atom strukturo z močnim pozitivnim nabojem. Ta poskus ali bi lahko pomagal obnoviti nekatere zaključke, ki so bili leta 1911 predstavljeni kot Rutherfordov atomski model.
Poskus, znan kot List zlata, ni bil edinstven, vendar so ga izvajali med letoma 1909 in 1913. Za to so ga uporabili fizikalni laboratoriji Univerze v Manchestru. Ti poskusi so bili zelo pomembni, saj je bilo mogoče iz njihovih rezultatov izpeljati nove zaključke, ki so privedli do revolucionarnega atomskega modela.
Ta poskus je vseboval naslednje: tanko pločevino zlata, debelo le 100 nm, je bilo treba zasipati z veliko količino alfa delcev. Ti alfa delci so bili in ioni. Se pravi atomi, ki nimajo elektronov, zato so imeli samo protone in nevtrone. Z nevtroni in protoni je bil skupni naboj atoma pozitiven. Cilj tega poskusa je bil predvsem potrditi, ali je model Thomson pravilen. Če je bil ta model pravi, alfa delci so morali skozi zlate atome v ravni črti.
Da bi preučili odklon, ki ga povzročajo delci alfa, je bilo treba okoli fine zlate folije namestiti fluorescentni filter cinkovega sulfida. Rezultat tega poskusa je bil, da je bilo mogoče opaziti, da so nekateri delci lahko prehajali skozi zlate atome pločevine v ravni črti. Vendar so bili nekateri od teh delcev alfa odklonjeni v naključnih smereh.
Zaključki poskusa z zlatimi listi
Glede na to dejstvo tega, kar so upoštevali prejšnji atomski modeli, ni bilo mogoče potrditi. In ti atomski modeli so pokazali, da je bil pozitivni naboj enakomerno porazdeljen v atomih in bi to olajšalo prehod, saj njegov naboj na določeni točki ne bi bil tako močan.
Rezultati tega poskusa z zlatimi listi so bili popolnoma nepričakovani. Zaradi tega je Rutherford pomislil, da ima atom središče z močnim pozitivnim nabojem, ki nastane, ko je delček alfa poskusite razglasiti, da ga je zavrnila osrednja struktura. Da bi ugotovili zanesljivejši vir, so bili delci upoštevani v količinah tistih, ki so se odražali, in tistih, ki jih niso. Zahvaljujoč tej izbiri delcev je bilo mogoče določiti velikost jedra v primerjavi z orbito elektronov, ki so okoli njega. Lahko bi tudi sklepali, da je večina prostora atoma prazna.
Videti je bilo, da je nekaj alfa delcev odvrnila zlata folija. Nekateri od njih so odstopali le pod zelo majhnimi koti. To je pomagalo sklepati, da pozitivni naboj v atomu ni enakomerno porazdeljen. To pomeni, da se pozitivni naboj nahaja v atomu na koncentriran način v zelo majhnem volumnu prostora.
Zelo malo alfa delcev se je odneslo nazaj. To odstopanje kaže, da bi se delci lahko vrnili. Zahvaljujoč vsem tem novim premislekom bi lahko Rutherfordov atomski model vzpostavili z novimi idejami.
Rutherfordov atomski model
Preučevali bomo, katera so načela Rutherfordovega atomskega modela:
- Delci, ki imajo v atomu pozitiven naboj razporejeni so v zelo majhni prostornini, če jo primerjamo s celotno prostornino omenjenega atoma.
- Skoraj vsa masa, ki jo ima atom, se nahaja v tej omenjeni majhni prostornini. To notranjo maso so imenovali jedro.
- Elektroni, ki imajo negativne naboje najdemo, da se vrtijo okoli jedra.
- Elektroni se vrtijo pri visokih hitrostih, ko so okoli jedra, in to po krožnih poteh. Te trajektorije se imenujejo orbite. Kasneje Znane kot orbitale.
- Elektroni, ki so bili negativno nabiti, in pozitivno nabito jedro atoma se vedno držijo skupaj zaradi sile elektrostatične privlačnosti.
Sprejemanje in omejitve Rutherfordovega atomskega modela
Kot je bilo pričakovano, je ta novi model odkril povsem novo panoramo atoma v znanstvenem svetu. Zahvaljujoč temu atomskemu modelu so številni poznejši znanstveniki lahko preučevali in določili število elektronov, ki jih ima vsak element periodnega sistema. Poleg tega so nastala nova odkritja, ki pomagajo razložiti delovanje atoma na najpreprostejši način.
Vendar ima ta model tudi nekaj omejitev in napak. Čeprav je predstavljal velik napredek v svetu fizike, ni bil niti popoln niti popoln model. In to je v skladu z Newtonovimi zakoni in pomembnim vidikom Maxwellovih zakonov, Ta model ni mogel pojasniti nekaterih stvari:
- Ni mogel razložiti, kako negativni naboji lahko držijo skupaj v jedru. Po elektronski teoriji se morajo pozitivni naboji med seboj odbijati.
- Drugo protislovje je bilo do temeljnih zakonov elektrodinamike. Če bi smatrali, da se elektroni s pozitivnim nabojem vrtijo okoli jedra, bi oddajali elektromagnetno sevanje. Oddajanje tega sevanja porablja energijo, ki bi povzročila sesedanje elektronov v jedru. Zato ta atomski model ne more razložiti stabilnosti atoma.
