След запознанството Атомният модел на Томсън, който счита, че електроните са в положително заредена среда, по-усъвършенстван модел, известен като Ръдърфордски атомен модел. Ученият, отговорен за този нов напредък в науката, беше Ърнест Ръдърфорд. Той е роден на 20 август 1871 г. и умира на 19 октомври 1937 г. По време на живота си той има голям принос в химията и света на науката като цяло.
Затова ще посветим тази статия, за да ви разкажем всичко, което трябва да знаете за атомния модел на Ръдърфорд.
Експеримент със златни листа
Старият модел на Томсън твърди, че електроните са в положително заредена среда. През 1909 г. Ърнест Ръдърфорд, придружен от двама асистенти на име Гайгер и Марсдън, правят проучване, известно като експеримента на златния лист, където успяват да потвърдят, че Известният "пудинг със стафиди" на Томсън беше грешен. И е, че този нов експеримент успя да покаже, че атомът има структура със силен положителен заряд. Този експеримент или може да помогне за възстановяване на някои заключения, които в крайна сметка са представени като атомния модел на Ръдърфорд през 1911 г.
Експериментът, известен като Лист от злато, не е уникален, но е проведен между 1909 и 1913 г. За това те са използвали физическите лаборатории на Университета в Манчестър. Тези експерименти са били от голямо значение, тъй като от техните резултати могат да се направят нови заключения, които са довели до революционен атомен модел.
Този експеримент се състоеше от следното: тънък лист злато с дебелина само 100 nm трябваше да бъде бомбардиран с голямо количество алфа частици. Тези алфа частици бяха и йони. Тоест атоми, които нямат електрони, така че те са имали само протони и неутрони. Като има неутрони и протони, общият заряд на атома е положителен. Този експеримент основно имаше за цел да потвърди дали моделът на Томсън е правилен. Ако този модел беше прав, алфа частиците трябваше да преминат през златните атоми по права линия.
За да се изследва деформацията, причинена от алфа частици, около финото златно фолио трябваше да се постави флуоресцентен филтър от цинков сулфид. Резултатът от този експеримент е, че е забелязано, че някои частици са били в състояние да преминат през златните атоми на листа по права линия. Някои от тези алфа частици обаче се отклоняват в произволни посоки.
Заключения от експеримента със златни листа
Като се има предвид този факт, не беше възможно да се потвърди това, което предишните атомни модели смятаха. Тези атомни модели показват, че положителният заряд е разпределен равномерно в атомите, което улеснява преминаването му, тъй като неговият заряд няма да бъде толкова силен в дадена точка.
Резултатите от този експеримент със златни листа бяха напълно неочаквани. Това накара Ръдърфорд да мисли, че атомът има център със силен положителен заряд, който създава алфа частица опитайте се да го предадете отхвърлен от централната структура. За да се установи по-надежден източник, частиците се разглеждат в количества от отразените и тези, които не са. Благодарение на тази селекция от частици беше възможно да се определи размерът на ядрото в сравнение с орбитата на електроните, които са около него. Може също да се заключи, че по-голямата част от пространството на атома е празно.
Можеше да се види, че някои алфа частици бяха отклонени от златното фолио. Някои от тях бяха отклонени само под много малки ъгли. Това помогна да се заключи, че положителният заряд в атома не е равномерно разпределен. Тоест положителният заряд се намира в атома в концентрирана форма в много малък обем пространство.
Много малко алфа частици се отклониха назад. Това отклонение показва, както следва, че споменатите частици биха могли да се възстановят. Благодарение на всички тези нови съображения, атомният модел на Ръдърфорд може да бъде създаден с нови идеи.
Ръдърфордски атомен модел
Ще проучим какви са принципите на атомния модел на Ръдърфорд:
- Частици, които имат положителен заряд вътре в атома те са подредени в много малък обем, ако го сравним с общия обем на споменатия атом.
- Почти цялата маса, която има един атом, се намира в споменатия малък обем. Тази вътрешна маса беше наречена ядро.
- Електрони, които имат отрицателни заряди се намират въртящи се около ядрото.
- Електроните се въртят с високи скорости около ядрото и правят това по кръгови пътеки. Тези траектории се наричат орбити. По-късно ги познава като орбитали.
- Както отрицателно заредените електрони, така и положително зареденото ядро на атома винаги се държат заедно от силата на електростатичното привличане.
Приемане и ограничения на атомния модел на Ръдърфорд
Както се очакваше, този нов модел отвори изцяло нова перспектива за атома в научния свят. Благодарение на този атомен модел много по-късни учени успяха да проучат и определят броя на електроните, които има всеки елемент от периодичната таблица. Освен това бяха направени нови открития, които помагат да се обясни как работи атомът по възможно най-простия начин.
Този модел обаче има и някои ограничения и недостатъци. Въпреки че представляваше голям напредък в света на физиката, той не беше нито перфектен, нито пълен модел. И това е на според законите на Нютон и важен аспект от законите на Максуел, Този модел не може да обясни някои неща:
- Той не можеше да обясни как отрицателните заряди успяха да останат заедно в ядрото. Според електронната теория положителните заряди трябва да се отблъскват взаимно.
- Друго противоречие беше към основните закони на електродинамиката. Ако се смяташе, че електроните, които имат положителен заряд, трябва да се въртят около ядрото, те трябва да излъчват електромагнитно излъчване. Излъчването на това лъчение изразходва енергия, която би накарала електроните да колапсират в ядрото. Следователно този атомен модел не може да обясни стабилността на атома.
