Massa elektron beberapa ribu kali lebih kecil dari massa atom. Karena atom secara keseluruhan adalah netral, maka sebagian besar atom jatuh pada bagian yang bermuatan positif.

Untuk studi eksperimental distribusi muatan positif, dan karenanya massa di dalam atom, Rutherford mengusulkan pada tahun 1906 untuk menerapkan penyelidikan atom menggunakan α -partikel. Partikel-partikel ini muncul dari peluruhan radium dan beberapa elemen lainnya. Massanya kira-kira 8000 kali massa elektron, dan muatan positif sama dalam modulus dengan dua kali muatan elektron. Ini tidak lain adalah atom helium yang terionisasi penuh. Kecepatan α -partikel sangat besar: 1/15 kecepatan cahaya.

Dengan partikel-partikel ini, Rutherford membombardir atom-atom unsur berat. Elektron, karena massanya yang kecil, tidak dapat mengubah lintasan secara nyata α -partikel, seperti kerikil beberapa puluh gram dalam tabrakan dengan mobil, tidak dapat mengubah kecepatannya secara nyata. Hamburan (mengubah arah gerakan) α -partikel hanya dapat menyebabkan bagian atom yang bermuatan positif. Jadi, dengan hamburan α -partikel dapat menentukan sifat distribusi muatan positif dan massa di dalam atom.

Persiapan radioaktif, seperti radium, ditempatkan di dalam silinder timah 1, di mana saluran sempit dibor. bundel α -partikel dari saluran jatuh pada foil tipis 2 dari bahan yang diteliti (emas, tembaga, dll.). Setelah berhamburan α -partikel jatuh pada layar tembus 3 yang dilapisi dengan seng sulfida. Tabrakan setiap partikel dengan layar disertai dengan kilatan cahaya (sintilasi), yang dapat diamati di mikroskop 4. Seluruh perangkat ditempatkan dalam wadah dari mana udara dievakuasi.

Dengan vakum yang baik di dalam perangkat, tanpa adanya foil, lingkaran terang muncul di layar, terdiri dari kilau yang disebabkan oleh sinar tipis α -partikel. Tapi ketika foil ditempatkan di jalur balok, α -partikel karena hamburan didistribusikan di layar dalam lingkaran area yang lebih besar. Memodifikasi pengaturan eksperimental, Rutherford mencoba mendeteksi penyimpangan α -partikel pada sudut yang besar. Tak disangka, ternyata jumlahnya sedikit α -partikel (sekitar satu dari dua ribu) menyimpang pada sudut yang lebih besar dari 90°. Kemudian, Rutherford mengakui bahwa, setelah menawari murid-muridnya percobaan untuk mengamati hamburan α -partikel pada sudut besar, dia sendiri tidak percaya pada hasil yang positif. "Ini hampir sama luar biasa," kata Rutherford, "seolah-olah Anda menembakkan proyektil 15 inci ke selembar kertas tipis, dan proyektil itu kembali kepada Anda dan mengenai Anda." Memang, tidak mungkin untuk memprediksi hasil ini berdasarkan model Thomson. Ketika didistribusikan ke seluruh atom, muatan positif tidak dapat menciptakan medan listrik yang cukup kuat yang mampu melemparkan partikel-a kembali. Gaya tolak maksimum ditentukan oleh hukum Coulomb:

dimana q - muatan α -partikel; q adalah muatan positif atom; r adalah jari-jarinya; k - koefisien proporsionalitas. Kuat medan listrik bola bermuatan seragam maksimum pada permukaan bola dan berkurang menjadi nol saat mendekati pusat. Oleh karena itu, semakin kecil jari-jari r, semakin besar gaya tolak α -partikel.

Menentukan ukuran inti atom. Rutherford menyadari itu α -partikel dapat terlempar kembali hanya jika muatan positif atom dan massanya terkonsentrasi di wilayah ruang yang sangat kecil. Jadi Rutherford datang dengan ide inti atom - benda berukuran kecil, di mana hampir semua massa dan semua muatan positif atom terkonsentrasi.

Model planet atom, atau Model Rutherford, - model sejarah struktur atom, yang diusulkan oleh Ernest Rutherford sebagai hasil eksperimen dengan hamburan partikel alfa. Menurut model ini, atom terdiri dari inti kecil bermuatan positif, di mana hampir semua massa atom terkonsentrasi, di mana elektron bergerak, seperti halnya planet-planet bergerak mengelilingi matahari. Model planet atom sesuai dengan gagasan modern tentang struktur atom, dengan mempertimbangkan fakta bahwa gerakan elektron bersifat kuantum dan tidak dijelaskan oleh hukum mekanika klasik. Secara historis, model planet Rutherford menggantikan "model puding plum" Joseph John Thomson, yang mendalilkan bahwa elektron bermuatan negatif ditempatkan di dalam atom bermuatan positif.

Informasi pertama tentang kompleks struktur atom diperoleh dalam studi tentang proses aliran arus listrik melalui cairan. Pada tiga puluhan abad XIX. Eksperimen fisikawan terkemuka M. Faraday menyarankan bahwa listrik ada dalam bentuk muatan satuan yang terpisah.

Penemuan peluruhan spontan atom dari beberapa unsur, yang disebut radioaktivitas, merupakan bukti langsung dari kerumitan struktur atom. Pada tahun 1902, ilmuwan Inggris Ernest Rutherford dan Frederick Soddy membuktikan bahwa selama peluruhan radioaktif, atom uranium berubah menjadi dua atom - atom thorium dan atom helium. Ini berarti bahwa atom bukanlah partikel yang tidak dapat diubah dan tidak dapat dihancurkan.

Model atom Rutherford

Menyelidiki perjalanan berkas sempit partikel alfa melalui lapisan tipis materi, Rutherford menemukan bahwa sebagian besar partikel alfa melewati kertas logam yang terdiri dari ribuan lapisan atom tanpa menyimpang dari arah aslinya, tanpa mengalami hamburan, seolah-olah ada tidak ada rintangan di jalan mereka, tidak ada rintangan. Namun, beberapa partikel dibelokkan pada sudut yang besar, setelah mengalami aksi gaya yang besar.

Berdasarkan hasil percobaan untuk mengamati hamburan partikel alfa dalam materi Rutherford mengusulkan model planet dari struktur atom. Menurut model ini struktur atom mirip dengan struktur tata surya. Di pusat setiap atom adalah inti bermuatan positif dengan radius 10 -10 m, seperti planet, mereka beredar elektron bermuatan negatif. Hampir semua massa terkonsentrasi di inti atom. Partikel alfa dapat melewati ribuan lapisan atom tanpa hamburan, karena sebagian besar ruang di dalam atom kosong, dan tumbukan dengan elektron ringan hampir tidak berpengaruh pada gerakan partikel alfa berat. Penghamburan partikel alfa terjadi pada tumbukan dengan inti atom.

Model atom Rutherford gagal menjelaskan semua sifat atom.

Menurut hukum fisika klasik, atom yang terdiri dari inti bermuatan positif dan elektron dalam orbit melingkar harus memancarkan gelombang elektromagnetik. Radiasi gelombang elektromagnetik harus mengarah pada penurunan energi potensial dalam sistem nukleus-elektron, ke penurunan bertahap dalam jari-jari orbit elektron dan jatuhnya elektron ke nukleus. Namun, atom biasanya tidak memancarkan gelombang elektromagnetik, elektron tidak jatuh pada inti atom, yaitu atom stabil.

Postulat kuantum dari N. Bohr

Menjelaskan kestabilan atom Niels Bohr mengusulkan untuk meninggalkan ide-ide dan hukum-hukum klasik yang biasa ketika menjelaskan sifat-sifat atom.

Sifat dasar atom menerima penjelasan kualitatif yang konsisten berdasarkan adopsi postulat kuantum N. Bohr.

1. Elektron berputar di sekitar nukleus hanya dalam orbit melingkar (stasioner) yang didefinisikan secara ketat.

2. Sistem atom hanya dapat berada dalam keadaan stasioner atau kuantum tertentu, yang masing-masing sesuai dengan energi tertentu E. Sebuah atom tidak memancarkan energi dalam keadaan stasioner.

Keadaan stasioner atom dengan jumlah energi minimum disebut negara bagian utama, semua keadaan lainnya disebut keadaan tereksitasi (kuantum). Dalam keadaan dasar, sebuah atom bisa sangat panjang, masa hidup atom dalam keadaan tereksitasi berlangsung 10 -9 -10 -7 detik.

3. Emisi atau penyerapan energi hanya terjadi ketika sebuah atom berpindah dari satu keadaan diam ke keadaan diam lainnya. Energi kuantum radiasi elektromagnetik selama transisi dari keadaan stasioner dengan energi E m menjadi keadaan energi E n sama dengan perbedaan antara energi atom dalam dua keadaan kuantum:

E = E m – E n = hv,

di mana v adalah frekuensi radiasi, h\u003d 2ph \u003d 6,62 10 -34 J s.

Model kuantum struktur atom

Di masa depan, beberapa ketentuan teori N. Bohr ditambahkan dan dipikirkan kembali. Perubahan yang paling signifikan adalah pengenalan konsep awan elektron, yang menggantikan konsep elektron hanya sebagai partikel. Belakangan, teori Bohr digantikan oleh teori kuantum, yang memperhitungkan sifat gelombang elektron dan partikel elementer lain yang membentuk atom.

dasar teori modern tentang struktur atom adalah model planet, ditambah dan ditingkatkan. Menurut teori ini, inti atom terdiri dari proton (partikel bermuatan positif) dan neuron (partikel tidak bermuatan). Dan di sekitar nukleus, elektron (partikel bermuatan negatif) bergerak di sepanjang lintasan yang tidak terbatas.

Apakah Anda memiliki pertanyaan? Apakah Anda ingin tahu lebih banyak tentang model struktur atom?
Untuk mendapatkan bantuan tutor - daftar.
Pelajaran pertama gratis!

situs, dengan penyalinan materi secara penuh atau sebagian, tautan ke sumber diperlukan.

Model planet atom diusulkan oleh E. Rutherford pada tahun 1910. Studi pertama tentang struktur atom dilakukan olehnya dengan bantuan partikel alfa. Berdasarkan hasil yang diperoleh dalam percobaan hamburan mereka, Rutherford menyarankan bahwa semua muatan positif atom terkonsentrasi di inti kecil di pusatnya. Di sisi lain, elektron bermuatan negatif didistribusikan ke seluruh volumenya.

Sedikit latar belakang

Tebakan brilian pertama tentang keberadaan atom dibuat oleh ilmuwan Yunani kuno Democritus. Sejak itu, gagasan tentang keberadaan atom, yang kombinasinya memberikan semua zat di sekitar kita, tidak meninggalkan imajinasi para ilmuwan. Dari waktu ke waktu, berbagai perwakilannya beralih ke sana, tetapi hingga awal abad ke-19, konstruksi mereka hanyalah hipotesis, tidak didukung oleh data eksperimental.

Akhirnya, pada tahun 1804, lebih dari seratus tahun sebelum model atom planet muncul, ilmuwan Inggris John Dalton memberikan bukti keberadaannya dan memperkenalkan konsep berat atom, yang merupakan karakteristik kuantitatif pertamanya. Seperti pendahulunya, ia memahami atom sebagai bagian terkecil dari materi, seperti bola padat, yang tidak dapat dibagi menjadi partikel yang lebih kecil lagi.

Penemuan elektron dan model atom pertama

Hampir satu abad berlalu ketika, akhirnya, pada akhir abad ke-19, juga orang Inggris J. J. Thomson, menemukan partikel subatomik pertama, elektron bermuatan negatif. Karena atom bersifat netral secara listrik, Thomson berpikir bahwa mereka pasti terdiri dari inti bermuatan positif dengan elektron yang tersebar di seluruh volumenya. Berdasarkan berbagai hasil eksperimen, pada tahun 1898 ia mengusulkan model atomnya, kadang-kadang disebut "plum dalam puding", karena atom di dalamnya direpresentasikan sebagai bola yang diisi dengan cairan bermuatan positif, di mana elektron tertanam, sebagai " plum ke dalam puding. Jari-jari model bola seperti itu sekitar 10 -8 cm. Muatan positif total cairan seimbang secara simetris dan seragam dengan muatan negatif elektron, seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah.

Model ini dengan memuaskan menjelaskan fakta bahwa ketika suatu zat dipanaskan, ia mulai memancarkan cahaya. Meskipun ini adalah upaya pertama untuk memahami apa itu atom, itu gagal memenuhi hasil eksperimen yang dilakukan kemudian oleh Rutherford dan yang lainnya. Thomson setuju pada tahun 1911 bahwa modelnya tidak dapat menjawab bagaimana dan mengapa hamburan sinar- yang diamati dalam eksperimen terjadi. Oleh karena itu, ia ditinggalkan, dan digantikan oleh model atom planet yang lebih sempurna.

Bagaimana atom diatur sih?

Ernest Rutherford memberikan penjelasan tentang fenomena radioaktivitas yang membuatnya memenangkan Hadiah Nobel, tetapi kontribusinya yang paling signifikan terhadap sains datang kemudian, ketika ia menetapkan bahwa atom terdiri dari inti padat yang dikelilingi oleh orbit elektron, seperti matahari yang dikelilingi. oleh orbit planet.

Menurut model planet sebuah atom, sebagian besar massanya terkonsentrasi dalam inti kecil (dibandingkan dengan ukuran seluruh atom). Elektron bergerak mengelilingi nukleus, bergerak dengan kecepatan luar biasa, tetapi sebagian besar volume atom adalah ruang kosong.

Ukuran inti sangat kecil sehingga diameternya 100.000 kali lebih kecil dari diameter atom. Diameter nukleus diperkirakan oleh Rutherford sebagai 10 -13 cm, berbeda dengan ukuran atom - 10-8 cm. Di luar nukleus, elektron berputar mengelilinginya dengan kecepatan tinggi, menghasilkan gaya sentrifugal yang menyeimbangkan gaya elektrostatik gaya tarik menarik antara proton dan elektron.

Eksperimen Rutherford

Model planet atom muncul pada tahun 1911, setelah eksperimen terkenal dengan kertas emas, yang memungkinkan untuk memperoleh beberapa informasi mendasar tentang strukturnya. Jalan Rutherford menuju penemuan inti atom adalah contoh yang baik tentang peran kreativitas dalam sains. Pencariannya dimulai pada awal tahun 1899, ketika ia menemukan bahwa unsur-unsur tertentu memancarkan partikel bermuatan positif yang dapat menembus apa pun. Dia menyebut partikel ini partikel alfa (α) (sekarang kita tahu bahwa itu adalah inti helium). Seperti semua ilmuwan yang baik, Rutherford penasaran. Dia bertanya-tanya apakah partikel alfa dapat digunakan untuk mengetahui struktur atom. Rutherford memutuskan untuk mengarahkan seberkas partikel alfa ke selembar kertas emas yang sangat tipis. Dia memilih emas karena bisa menghasilkan lembaran setipis 0,00004 cm.Di balik lembaran foil emas, dia meletakkan layar yang bersinar ketika partikel alfa mengenainya. Itu digunakan untuk mendeteksi partikel alfa setelah mereka melewati foil. Sebuah celah kecil di layar memungkinkan sinar partikel alfa mencapai foil setelah keluar dari sumbernya. Beberapa dari mereka harus melewati foil dan terus bergerak ke arah yang sama, sementara bagian lain harus memantul dari foil dan dipantulkan pada sudut yang tajam. Skema percobaan dapat Anda lihat pada gambar di bawah ini.

Apa yang terjadi dalam percobaan Rutherford?

Berdasarkan model atom J. J. Thomson, Rutherford berasumsi bahwa daerah padat bermuatan positif yang mengisi seluruh volume atom emas akan menyimpang atau membelokkan lintasan semua partikel alfa saat melewati foil.

Namun, sebagian besar partikel alfa melewati kertas emas seolah-olah tidak ada di sana. Mereka sepertinya melewati ruang kosong. Hanya sedikit dari mereka yang menyimpang dari jalan lurus, seperti yang seharusnya di awal. Di bawah ini adalah plot jumlah partikel yang tersebar di masing-masing arah versus sudut hamburan.

Anehnya, sebagian kecil partikel memantul kembali dari foil, seperti bola basket yang memantul dari papan. Rutherford menyadari bahwa penyimpangan ini adalah hasil dari tumbukan langsung antara partikel alfa dan komponen atom yang bermuatan positif.

Nukleus menjadi pusat perhatian

Berdasarkan persentase partikel alfa yang dapat diabaikan yang dipantulkan dari foil, kita dapat menyimpulkan bahwa semua muatan positif dan hampir semua massa atom terkonsentrasi di satu area kecil, dan sisa atom sebagian besar adalah ruang kosong. Rutherford menyebut daerah muatan positif yang terkonsentrasi sebagai nukleus. Dia meramalkan dan segera menemukan bahwa itu mengandung partikel bermuatan positif, yang dia beri nama proton. Rutherford meramalkan keberadaan partikel atom netral yang disebut neutron, tetapi dia gagal mendeteksinya. Namun, muridnya James Chadwick menemukan mereka beberapa tahun kemudian. Gambar di bawah menunjukkan struktur inti atom uranium.

Atom terdiri dari inti berat bermuatan positif yang dikelilingi oleh partikel elektron yang sangat ringan bermuatan negatif yang berputar di sekitarnya, dan pada kecepatan sedemikian rupa sehingga gaya sentrifugal mekanis hanya menyeimbangkan daya tarik elektrostatiknya ke inti, dan dalam hubungan ini stabilitas atom diduga terjamin.

Kekurangan dari model ini

Gagasan utama Rutherford terkait dengan gagasan inti atom kecil. Asumsi tentang orbit elektron adalah dugaan murni. Dia tidak tahu persis di mana dan bagaimana elektron berputar di sekitar inti. Oleh karena itu, model planet Rutherford tidak menjelaskan distribusi elektron dalam orbitnya.

Selain itu, stabilitas atom Rutherford hanya dimungkinkan dengan pergerakan elektron yang terus menerus dalam orbit tanpa kehilangan energi kinetik. Tetapi perhitungan elektrodinamik telah menunjukkan bahwa pergerakan elektron di sepanjang lintasan lengkung, disertai dengan perubahan arah vektor kecepatan dan munculnya percepatan yang sesuai, pasti disertai dengan emisi energi elektromagnetik. Dalam hal ini, menurut hukum kekekalan energi, energi kinetik elektron harus sangat cepat dihabiskan untuk radiasi, dan harus jatuh pada inti, seperti yang ditunjukkan secara skematis pada gambar di bawah.

Tetapi ini tidak terjadi, karena atom adalah formasi yang stabil. Kontradiksi ilmiah yang khas muncul antara model fenomena dan data eksperimen.

Dari Rutherford ke Niels Bohr

Kemajuan besar berikutnya dalam sejarah atom datang pada tahun 1913, ketika ilmuwan Denmark Niels Bohr menerbitkan deskripsi model atom yang lebih rinci. Dia menentukan lebih jelas tempat di mana elektron bisa berada. Meskipun para ilmuwan kemudian mengembangkan desain atom yang lebih canggih, model atom planet Bohr pada dasarnya benar, dan sebagian besar masih diterima sampai sekarang. Itu memiliki banyak aplikasi yang berguna, misalnya, dengan bantuannya mereka menjelaskan sifat-sifat berbagai unsur kimia, sifat spektrum radiasinya dan struktur atom. Model planet dan model Bohr adalah tonggak terpenting yang menandai munculnya arah baru dalam fisika - fisika dunia mikro. Bohr menerima Hadiah Nobel Fisika 1922 atas kontribusinya terhadap pemahaman kita tentang struktur atom.

Apa yang baru yang dibawa Bohr ke model atom?

Saat masih muda, Bohr bekerja di laboratorium Rutherford di Inggris. Karena konsep elektron kurang berkembang dalam model Rutherford, Bohr memusatkan perhatian pada mereka. Akibatnya, model planet atom meningkat secara signifikan. Postulat Bohr, yang ia rumuskan dalam artikelnya "Tentang Struktur Atom dan Molekul", yang diterbitkan pada tahun 1913, berbunyi:

1. Elektron dapat bergerak mengelilingi inti hanya pada jarak tetap darinya, ditentukan oleh jumlah energi yang mereka miliki. Dia menyebutnya tingkat energi tingkat tetap atau kulit elektron. Bohr membayangkan mereka sebagai bola konsentris, dengan inti di pusat masing-masing. Dalam hal ini, elektron dengan energi yang lebih rendah akan ditemukan di tingkat yang lebih rendah, lebih dekat ke inti. Mereka yang memiliki lebih banyak energi akan ditemukan di tingkat yang lebih tinggi, lebih jauh dari inti.

2. Jika sebuah elektron menyerap sejumlah energi (cukup pasti untuk tingkat tertentu), maka elektron akan melompat ke tingkat energi berikutnya yang lebih tinggi. Sebaliknya, jika ia kehilangan jumlah energi yang sama, ia akan kembali ke tingkat semula. Namun, elektron tidak dapat eksis pada dua tingkat energi.

Ide ini diilustrasikan oleh sebuah gambar.

Bagian energi untuk elektron

Model atom Bohr sebenarnya adalah kombinasi dari dua ide yang berbeda: model atom Rutherford dengan elektron yang berputar di sekitar inti (pada dasarnya model atom planet Bohr-Rutherford), dan ide Max Planck untuk mengkuantisasi energi materi, diterbitkan pada tahun 1901. Sebuah kuantum (jamak - kuanta) adalah jumlah minimum energi yang dapat diserap atau dipancarkan oleh suatu zat. Ini adalah semacam langkah diskritisasi untuk jumlah energi.

Jika energi dibandingkan dengan air dan Anda ingin menambahkannya ke materi dalam bentuk gelas, Anda tidak bisa begitu saja menuangkan air dalam aliran yang terus menerus. Sebagai gantinya, Anda bisa menambahkannya dalam jumlah kecil, seperti satu sendok teh. Bohr percaya bahwa jika elektron hanya dapat menyerap atau kehilangan energi dalam jumlah tertentu, maka elektron seharusnya hanya memvariasikan energinya dengan jumlah yang tetap ini. Dengan demikian, mereka hanya dapat menempati tingkat energi tetap di sekitar nukleus yang sesuai dengan peningkatan energi mereka yang terkuantisasi.

Jadi dari model Bohr tumbuh pendekatan kuantum untuk menjelaskan apa itu struktur atom. Model planet dan model Bohr adalah semacam langkah dari fisika klasik ke fisika kuantum, yang merupakan alat utama dalam fisika dunia mikro, termasuk fisika atom.

Kuliah: Model planet atom

Struktur atom

Cara paling akurat untuk menentukan struktur zat apa pun adalah analisis spektral. Radiasi setiap atom suatu unsur secara eksklusif bersifat individual. Namun, sebelum memahami bagaimana analisis spektral terjadi, mari kita cari tahu struktur apa yang dimiliki atom dari elemen apa pun.

Asumsi pertama tentang struktur atom dikemukakan oleh J. Thomson. Ilmuwan ini telah mempelajari atom sejak lama. Selain itu, dialah yang memiliki penemuan elektron - untuk itu dia menerima Hadiah Nobel. Model yang diusulkan Thomson tidak ada hubungannya dengan kenyataan, tetapi menjadi insentif yang cukup kuat bagi Rutherford untuk mempelajari struktur atom. Model yang diusulkan oleh Thomson disebut "puding kismis".

Thomson percaya bahwa atom adalah bola padat dengan muatan listrik negatif. Untuk mengimbanginya, elektron diselingi dalam bola, seperti kismis. Singkatnya, muatan elektron bertepatan dengan muatan seluruh inti, yang membuat atom netral.

Selama studi tentang struktur atom, ditemukan bahwa semua atom dalam padatan melakukan gerakan osilasi. Dan, seperti yang Anda ketahui, setiap partikel yang bergerak memancarkan gelombang. Itulah sebabnya setiap atom memiliki spektrumnya sendiri. Namun, pernyataan ini sama sekali tidak cocok dengan model Thomson.

Pengalaman Rutherford

Untuk mengkonfirmasi atau menyangkal model Thomson, Rutherford mengusulkan percobaan yang menghasilkan pemboman atom dari beberapa elemen oleh partikel alfa. Sebagai hasil dari percobaan ini, penting untuk melihat bagaimana partikel akan berperilaku.

Partikel alfa ditemukan sebagai hasil peluruhan radioaktif radium. Aliran mereka adalah sinar alfa, yang masing-masing partikelnya bermuatan positif. Sebagai hasil dari banyak penelitian, ditentukan bahwa partikel alfa seperti atom helium, di mana tidak ada elektron. Menggunakan pengetahuan saat ini, kita tahu bahwa partikel alfa adalah inti helium, sementara Rutherford percaya bahwa ini adalah ion helium.

Setiap partikel alfa memiliki energi yang luar biasa, sehingga dapat terbang ke atom yang bersangkutan dengan kecepatan tinggi. Oleh karena itu, hasil utama dari percobaan ini adalah untuk menentukan sudut defleksi partikel.

Untuk percobaan, Rutherford menggunakan foil emas tipis. Dia mengarahkan partikel alfa berkecepatan tinggi ke sana. Dia berasumsi bahwa sebagai hasil dari percobaan ini, semua partikel akan terbang melalui foil, dan dengan penyimpangan kecil. Namun, untuk mengetahui secara pasti, ia menginstruksikan murid-muridnya untuk memeriksa apakah ada penyimpangan besar pada partikel-partikel ini.

Hasil percobaan benar-benar mengejutkan semua orang, karena banyak partikel tidak hanya menyimpang dengan sudut yang cukup besar - beberapa sudut defleksi mencapai lebih dari 90 derajat.

Hasil ini benar-benar mengejutkan semua orang, Rutherford mengatakan bahwa rasanya seperti selembar kertas ditempatkan di jalur proyektil, yang tidak memungkinkan partikel alfa menembus ke dalam, akibatnya ia berbalik.

Jika atom benar-benar padat, maka atom itu seharusnya memiliki medan listrik, yang memperlambat partikel. Namun, kekuatan medan tidak cukup untuk menghentikannya sepenuhnya, apalagi mendorongnya ke belakang. Ini berarti model Thomson terbantahkan. Jadi Rutherford mulai mengerjakan model baru.

Untuk mendapatkan hasil percobaan tersebut, perlu dilakukan pemusatan muatan positif dalam jumlah yang lebih kecil, sehingga menghasilkan medan listrik yang lebih besar. Dengan menggunakan rumus potensial medan, Anda dapat menentukan ukuran partikel positif yang diperlukan yang dapat menolak partikel alfa ke arah yang berlawanan. Jari-jarinya harus dalam urutan maksimum 10 -15 m. Itulah sebabnya Rutherford mengusulkan model atom planet.

Model ini dinamai demikian karena suatu alasan. Faktanya adalah bahwa di dalam atom ada inti bermuatan positif, mirip dengan Matahari di tata surya. Elektron berputar mengelilingi inti seperti planet. Tata surya diatur sedemikian rupa sehingga planet-planet tertarik ke Matahari dengan bantuan gaya gravitasi, tetapi mereka tidak jatuh ke permukaan Matahari karena kecepatan yang tersedia yang membuat mereka tetap pada orbitnya. Hal yang sama terjadi dengan elektron - gaya Coulomb menarik elektron ke nukleus, tetapi karena rotasi, mereka tidak jatuh di permukaan nukleus.

Satu asumsi Thomson ternyata sepenuhnya benar - muatan total elektron sesuai dengan muatan nukleus. Namun, sebagai hasil dari interaksi yang kuat, elektron dapat terlempar keluar dari orbitnya, akibatnya muatannya tidak dikompensasi dan atom berubah menjadi ion bermuatan positif.

Informasi yang sangat penting mengenai struktur atom adalah bahwa hampir semua massa atom terkonsentrasi di dalam nukleus. Misalnya, atom hidrogen hanya memiliki satu elektron, yang massanya lebih dari satu setengah ribu kali lebih kecil dari massa inti.

Pada tahun 1903, ilmuwan Inggris Thomson mengusulkan model atom, yang secara bercanda disebut "roti dengan kismis." Menurutnya, atom adalah bola dengan muatan positif seragam, di mana elektron bermuatan negatif diselingi seperti kismis.

Namun, studi lebih lanjut tentang atom menunjukkan bahwa teori ini tidak dapat dipertahankan. Dan beberapa tahun kemudian, fisikawan Inggris lainnya, Rutherford, melakukan serangkaian eksperimen. Berdasarkan hasil tersebut, ia membangun hipotesis tentang struktur atom, yang masih diakui di seluruh dunia.

Pengalaman Rutherford: usulan model atomnya

Dalam eksperimennya, Rutherford melewatkan seberkas partikel alfa melalui kertas emas tipis. Emas dipilih karena plastisitasnya, yang memungkinkan untuk membuat foil yang sangat tipis, hampir setebal satu lapis molekul. Di belakang foil adalah layar khusus yang diterangi ketika dibombardir oleh partikel alfa yang jatuh di atasnya. Menurut teori Thomson, partikel alfa seharusnya melewati foil tanpa hambatan, menyimpang sedikit ke samping. Namun, ternyata beberapa partikel berperilaku seperti ini, dan sebagian kecil memantul kembali, seperti menabrak sesuatu.

Artinya, ditemukan bahwa di dalam atom ada sesuatu yang padat dan kecil, dari mana partikel alfa dipantulkan. Saat itulah Rutherford mengusulkan model planet dari struktur atom. Model atom planet Rutherford menjelaskan hasil eksperimennya dan rekan-rekannya. Sampai hari ini, tidak ada model yang lebih baik telah diusulkan, meskipun beberapa aspek dari teori ini masih tidak sesuai dengan praktik di beberapa bidang ilmu pengetahuan yang sangat sempit. Tetapi pada dasarnya, model atom planet adalah yang paling berguna dari semuanya. Apa model ini?

Model keplanetan dari struktur atom

Sesuai dengan namanya, atom disamakan dengan planet. Dalam hal ini, planet adalah inti atom. Dan elektron berputar mengelilingi inti pada jarak yang cukup jauh, seperti halnya satelit berputar mengelilingi planet. Hanya kecepatan rotasi elektron yang ratusan ribu kali lebih besar dari kecepatan rotasi satelit tercepat. Oleh karena itu, selama rotasinya, elektron seolah-olah menciptakan awan di atas permukaan nukleus. Dan muatan elektron yang ada menolak muatan yang sama yang dibentuk oleh elektron lain di sekitar inti lain. Oleh karena itu, atom-atom tidak "menempel", tetapi terletak pada jarak tertentu satu sama lain.

Dan ketika kita berbicara tentang tumbukan partikel, yang kita maksudkan adalah mereka saling mendekat pada jarak yang cukup jauh dan ditolak oleh medan muatannya. Tidak ada kontak langsung. Partikel dalam materi umumnya sangat berjauhan. Jika, dengan cara apa pun, partikel-partikel benda apa pun bisa terbanting bersama, itu akan menyusut dengan faktor miliaran. Bumi akan menjadi lebih kecil dari sebuah apel. Jadi volume utama zat apa pun, kedengarannya aneh, ditempati oleh kekosongan di mana partikel bermuatan berada, ditahan pada jarak oleh gaya interaksi elektronik.