Masa electronilor este de câteva mii de ori mai mică decât masa atomilor. Deoarece atomul ca un întreg este neutru, prin urmare, cea mai mare parte a atomului cade pe partea sa încărcată pozitiv.

Pentru un studiu experimental al distribuției unei sarcini pozitive și, prin urmare, a masei în interiorul atomului, Rutherford a propus în 1906 să aplice sondarea atomului folosind α -particule. Aceste particule apar din degradarea radiului și a altor elemente. Masa lor este de aproximativ 8000 de ori mai mare decât masa electronului, iar sarcina pozitivă este egală ca modul cu dublul sarcinii electronului. Aceștia nu sunt altceva decât atomi de heliu complet ionizați. Viteză α -particulele este foarte mare: este 1/15 din viteza luminii.

Cu aceste particule, Rutherford a bombardat atomii elementelor grele. Electronii, din cauza masei lor mici, nu pot schimba vizibil traiectoria α -particulele, ca o pietricică de câteva zeci de grame la o coliziune cu o mașină, nu sunt capabile să-și schimbe vizibil viteza. Imprăștire (schimbarea direcției de mișcare) α -particulele pot cauza doar partea încărcată pozitiv a atomului. Astfel, prin împrăștiere α -particulele pot determina natura distribuției sarcinii și masei pozitive în interiorul atomului.

Un preparat radioactiv, cum ar fi radiul, a fost plasat în interiorul cilindrului de plumb 1, de-a lungul căruia a fost forat un canal îngust. pachet α -particulele din canal au cazut pe folia subtire 2 a materialului studiat (aur, cupru etc.). După împrăștiere α -particulele au căzut pe un ecran translucid 3 acoperit cu sulfură de zinc. Ciocnirea fiecărei particule cu ecranul a fost însoțită de un fulger de lumină (scntilație), care a putut fi observat la microscop 4. Întregul dispozitiv a fost plasat într-un vas din care a fost evacuat aerul.

Cu un vid bun în interiorul dispozitivului, în lipsa foliei, pe ecran a apărut un cerc luminos, format din scintilații cauzate de un fascicul subțire α -particule. Dar când folie a fost plasată în calea fasciculului, α -particulele datorate împrăștierii au fost distribuite pe ecran într-un cerc de suprafață mai mare. Modificând configurația experimentală, Rutherford a încercat să detecteze abaterea α -particule la unghiuri mari. În mod destul de neașteptat, s-a dovedit că un număr mic α -particule (aproximativ una din două mii) deviate la unghiuri mai mari de 90°. Mai târziu, Rutherford a recunoscut că, după ce le-a oferit studenților săi un experiment pentru a observa împrăștierea α -particule la unghiuri mari, el însuși nu credea într-un rezultat pozitiv. „Este aproape la fel de incredibil”, a spus Rutherford, „de parcă ai tras cu un proiectil de 15 inci într-o bucată de hârtie subțire, iar proiectilul s-a întors la tine și te-a lovit”. Într-adevăr, a fost imposibil de prezis acest rezultat pe baza modelului Thomson. Când este distribuită în întregul atom, o sarcină pozitivă nu poate crea un câmp electric suficient de intens capabil să arunce particula a înapoi. Forța maximă de respingere este determinată de legea lui Coulomb:

unde q α - sarcina α -particule; q este sarcina pozitivă a atomului; r este raza sa; k - coeficientul de proporţionalitate. Intensitatea câmpului electric al unei bile încărcate uniform este maximă pe suprafața bilei și scade la zero pe măsură ce se apropie de centru. Prin urmare, cu cât raza r este mai mică, cu atât forța de respingere este mai mare α -particule.

Determinarea dimensiunii nucleului atomic. Rutherford și-a dat seama că α -particula ar putea fi aruncată înapoi numai dacă sarcina pozitivă a atomului și masa acestuia sunt concentrate într-o regiune foarte mică a spațiului. Deci, Rutherford a venit cu ideea nucleului atomic - un corp de dimensiuni mici, în care sunt concentrate aproape toată masa și toată sarcina pozitivă a atomului.

Modelul planetar al atomului, sau Modelul Rutherford, - modelul istoric al structurii atomului, care a fost propus de Ernest Rutherford ca urmare a unui experiment cu împrăștierea particulelor alfa. Conform acestui model, atomul este format dintr-un mic nucleu încărcat pozitiv, în care este concentrată aproape toată masa atomului, în jurul căruia electronii se mișcă, la fel cum planetele se mișcă în jurul Soarelui. Modelul planetar al atomului corespunde ideilor moderne despre structura atomului, ținând cont de faptul că mișcarea electronilor este de natură cuantică și nu este descrisă de legile mecanicii clasice. Din punct de vedere istoric, modelul planetar al lui Rutherford a înlocuit „modelul de budincă de prune” al lui Joseph John Thomson, care postulează că electronii încărcați negativ sunt plasați în interiorul unui atom încărcat pozitiv.

Primele informații despre complex structura atomului au fost obținute în studiul proceselor de trecere a curentului electric prin lichide. În anii treizeci ai secolului al XIX-lea. Experimentele remarcabilului fizician M. Faraday au sugerat că electricitatea există sub formă de sarcini unitare separate.

Descoperirea dezintegrarii spontane a atomilor unor elemente, numita radioactivitate, a fost o dovada directa a complexitatii structurii atomului. În 1902, oamenii de știință englezi Ernest Rutherford și Frederick Soddy au demonstrat că, în timpul dezintegrarii radioactive, un atom de uraniu se transformă în doi atomi - un atom de toriu și un atom de heliu. Aceasta însemna că atomii nu sunt particule imuabile, indestructibile.

Modelul Rutherford al atomului

Cercetând trecerea unui fascicul îngust de particule alfa prin straturi subțiri de materie, Rutherford a descoperit că majoritatea particulelor alfa trec printr-o folie metalică formată din multe mii de straturi de atomi fără a se abate de la direcția inițială, fără a experimenta împrăștiere, ca și cum ar exista fără obstacole în calea lor.fără obstacole. Cu toate acestea, unele particule au fost deviate la unghiuri mari, după ce au experimentat acțiunea unor forțe mari.

Pe baza rezultatelor experimentelor pentru a observa împrăștierea particulelor alfa în materie Rutherford a propus un model planetar al structurii atomului. Conform acestui model structura atomului este similară cu structura sistemului solar.În centrul fiecărui atom se află nucleu încărcat pozitiv cu o rază de ≈ 10 -10 m, ca planetele, circulă electroni încărcați negativ. Aproape toată masa este concentrată în nucleul atomic. Particulele alfa pot trece prin mii de straturi de atomi fără a se împrăștia, deoarece cea mai mare parte a spațiului din interiorul atomilor este gol, iar ciocnirile cu electronii ușori nu au aproape niciun efect asupra mișcării unei particule alfa grele. Imprăștirea particulelor alfa are loc în ciocnirile cu nucleele atomice.

Modelul lui Rutherford al atomului nu a reușit să explice toate proprietățile atomilor.

Conform legilor fizicii clasice, un atom format dintr-un nucleu încărcat pozitiv și electroni pe orbite circulare trebuie să radieze unde electromagnetice. Radiația undelor electromagnetice ar trebui să conducă la o scădere a energiei potențiale în sistemul nucleu-electron, la o scădere treptată a razei orbitei electronilor și la căderea electronului pe nucleu. Cu toate acestea, atomii de obicei nu emit unde electromagnetice, electronii nu cad pe nucleele atomice, adică atomii sunt stabili.

Postulatele cuantice ale lui N. Bohr

Pentru a explica stabilitatea atomilor Niels Bohr a propus să abandoneze ideile și legile clasice obișnuite atunci când explică proprietățile atomilor.

Proprietățile de bază ale atomilor primesc o explicație calitativă consistentă pe baza adoptării postulate cuantice ale lui N. Bohr.

1. Electronul se rotește în jurul nucleului numai pe orbite circulare strict definite (staționare).

2. Un sistem atomic nu poate fi decât în ​​anumite stări staționare sau cuantice, fiecare dintre acestea corespunzând unei anumite energii E. Un atom nu radiază energie în stări staționare.

Starea staționară a atomului cu cantitatea minimă de energie se numește stat principal, toate celelalte state sunt numite stări excitate (cuantice).În starea fundamentală, un atom poate fi infinit de lung, durata de viață a unui atom în stare excitată durează 10 -9 -10 -7 secunde.

3. Emisia sau absorbția de energie are loc numai atunci când un atom trece de la o stare staționară la alta. Energia unui cuantum de radiație electromagnetică în timpul tranziției de la o stare staționară cu energie E mîntr-o stare de energie E n este egală cu diferența dintre energiile unui atom în două stări cuantice:

∆E = E m – E n = hv,

Unde v este frecvența radiației, h\u003d 2ph \u003d 6,62 ∙ 10 -34 J ∙ s.

Modelul cuantic al structurii atomului

În viitor, unele prevederi ale teoriei lui N. Bohr au fost completate și regândite. Cea mai semnificativă schimbare a fost introducerea conceptului de nor de electroni, care a înlocuit conceptul de electron doar ca particule. Mai târziu, teoria lui Bohr a fost înlocuită cu teoria cuantică, care ia în considerare proprietățile undei ale electronului și ale altor particule elementare care formează atomul.

bază teoria modernă a structurii atomului este un model planetar, completat și îmbunătățit. Conform acestei teorii, nucleul unui atom este format din protoni (particule încărcate pozitiv) și neuroni (particule neîncărcate). Și în jurul nucleului, electronii (particule încărcate negativ) se mișcă pe traiectorii nedefinite.

Aveti vreo intrebare? Vrei să afli mai multe despre modelele de structură atomică?
Pentru a obține ajutorul unui tutore - înregistrați-vă.
Prima lecție este gratuită!

site, cu copierea integrală sau parțială a materialului, este necesară un link către sursă.

În 1903, omul de știință englez Thomson a propus un model al atomului, care a fost numit în glumă „chiflă cu stafide”. Potrivit lui, un atom este o sferă cu o sarcină pozitivă uniformă, în care electronii încărcați negativ sunt intercalate ca stafidele.

Cu toate acestea, studii ulterioare ale atomului au arătat că această teorie nu este sustenabilă. Și câțiva ani mai târziu, un alt fizician englez, Rutherford, a efectuat o serie de experimente. Pe baza rezultatelor, el a construit o ipoteză despre structura atomului, care este încă recunoscută la nivel mondial.

Experiența lui Rutherford: propunerea modelului său de atom

În experimentele sale, Rutherford a trecut un fascicul de particule alfa printr-o folie de aur subțire. Aurul a fost ales pentru plasticitatea sa, ceea ce a făcut posibilă crearea unei folii foarte subțiri, de aproape un strat de molecule grosime. În spatele foliei era un ecran special care era iluminat atunci când era bombardat de particulele alfa care cădeau pe ea. Conform teoriei lui Thomson, particulele alfa ar fi trebuit să treacă prin folie nestingherite, deviând destul de mult în lateral. Cu toate acestea, s-a dovedit că unele dintre particule s-au comportat în acest fel, iar o parte foarte mică a revenit, de parcă ar lovi ceva.

Adică, s-a constatat că în interiorul atomului există ceva solid și mic, din care au sărit particulele alfa. Atunci Rutherford a propus un model planetar al structurii atomului. Modelul planetar al atomului lui Rutherford a explicat atât rezultatele experimentelor sale, cât și ale colegilor săi. Până în prezent, nu a fost propus un model mai bun, deși unele aspecte ale acestei teorii încă nu sunt de acord cu practica în unele domenii foarte înguste ale științei. Dar, practic, modelul planetar al atomului este cel mai util dintre toate. Ce este acest model?

Model planetar al structurii atomului

După cum sugerează și numele, un atom este comparat cu o planetă. În acest caz, planeta este nucleul unui atom. Și electronii se învârt în jurul nucleului la o distanță destul de mare, la fel cum sateliții se învârt în jurul planetei. Doar viteza de rotație a electronilor este de sute de mii de ori mai mare decât viteza de rotație a celui mai rapid satelit. Prin urmare, în timpul rotației sale, electronul creează, parcă, un nor deasupra suprafeței nucleului. Iar sarcinile existente ale electronilor resping aceleași sarcini formate de alți electroni în jurul altor nuclee. Prin urmare, atomii nu se „lipesc împreună”, ci sunt situați la o anumită distanță unul de celălalt.

Și când vorbim despre ciocnirea particulelor, ne referim la faptul că acestea se apropie una de cealaltă la o distanță suficient de mare și sunt respinse de câmpurile sarcinilor lor. Nu există contact direct. Particulele din materie sunt în general foarte îndepărtate. Dacă prin orice mijloace ar fi posibil să plodeze împreună particulele oricărui corp, aceasta ar fi redusă de un miliard de ori. Pământul ar deveni mai mic decât un măr. Deci volumul principal al oricărei substanțe, oricât de ciudat ar suna, este ocupat de un gol în care se află particulele încărcate, ținute la distanță de forțele electronice de interacțiune.

Au devenit un pas important în dezvoltarea fizicii. Modelul lui Rutherford a fost de mare importanță. Atomul ca sistem și particulele care îl alcătuiesc au fost studiate mai precis și în detaliu. Acest lucru a condus la dezvoltarea cu succes a unei științe precum fizica nucleară.

Idei antice despre structura materiei

Presupunerea că corpurile înconjurătoare constau din cele mai mici particule a fost făcută în antichitate. Gânditorii de atunci au reprezentat atomul ca fiind cea mai mică și indivizibilă particulă din orice substanță. Ei au susținut că nu există nimic în univers mai mic decât un atom. Astfel de opinii au fost susținute de marii oameni de știință și filozofi greci antici - Democrit, Lucretius, Epicur. Ipotezele acestor gânditori de astăzi sunt unite sub denumirea de „atomism antic”.

Spectacole medievale

Vremurile antichității au trecut, iar în Evul Mediu au existat și oameni de știință care au făcut diverse presupuneri despre structura substanțelor. Cu toate acestea, predominanța viziunilor filozofice religioase și puterea bisericii în acea perioadă a istoriei au zguduit din răsputeri orice încercări și aspirații ale minții umane către concluzii și descoperiri științifice materialiste. După cum știți, Inchiziția medievală s-a comportat foarte neprietenos cu reprezentanții lumii științifice din acea vreme. Rămâne de spus că mințile strălucitoare ale vremii aveau o idee venită din antichitate despre indivizibilitatea atomului.

Cercetări în secolele al XVIII-lea și al XIX-lea

Secolul al XVIII-lea a fost marcat de descoperiri serioase în domeniul structurii elementare a materiei. În mare parte datorită eforturilor unor oameni de știință precum Antoine Lavoisier, Mihail Lomonosov și Independent unul de celălalt, aceștia au reușit să demonstreze că atomii există cu adevărat. Dar problema structurii lor interne a rămas deschisă. Sfârșitul secolului al XVIII-lea a fost marcat de un eveniment atât de important în lumea științifică precum descoperirea sistemului periodic de elemente chimice de către D. I. Mendeleev. Aceasta a fost o descoperire cu adevărat puternică a acelei vremuri și a ridicat vălul asupra înțelegerii că toți atomii au o singură natură, că sunt legați între ei. Mai târziu, în secolul al XIX-lea, un alt pas important spre dezlegarea structurii atomului a fost dovada că oricare dintre ele conține un electron. Munca oamenilor de știință din această perioadă a pregătit un teren fertil pentru descoperirile secolului al XX-lea.

experimente Thomson

Fizicianul englez John Thomson a demonstrat în 1897 că compoziția atomilor include electroni cu sarcină negativă. În această etapă, ideile false că atomul este limita divizibilității oricărei substanțe au fost în cele din urmă distruse. Cum a reușit Thomson să demonstreze existența electronilor? În experimentele sale, omul de știință a plasat electrozi în gaze foarte rarefiate și a trecut un curent electric. Rezultatul au fost raze catodice. Thomson le-a studiat cu atenție caracteristicile și a descoperit că sunt un flux de particule încărcate care se mișcă cu viteză mare. Omul de știință a reușit să calculeze masa acestor particule și încărcătura lor. El a mai aflat că nu pot fi transformate în particule neutre, deoarece sarcina electrică este baza naturii lor. La fel au fost Thomson și creatorul primului model din lume al structurii atomului. Potrivit ei, un atom este o grămadă de materie încărcată pozitiv, în care electronii încărcați negativ sunt distribuiți uniform. Această structură explică neutralitatea generală a atomilor, deoarece sarcinile opuse se echilibrează reciproc. Experimentele lui John Thomson au devenit de neprețuit pentru continuarea studiului structurii atomului. Cu toate acestea, multe întrebări au rămas fără răspuns.

cercetarea lui Rutherford

Thomson a descoperit existența electronilor, dar nu a reușit să găsească particule încărcate pozitiv în atom. a corectat această neînțelegere în 1911. În timpul experimentelor, studiind activitatea particulelor alfa din gaze, el a descoperit că există particule încărcate pozitiv în atom. Rutherford a văzut că atunci când razele trec printr-un gaz sau printr-o placă metalică subțire, un număr mic de particule deviază brusc de la traiectoria mișcării. Au fost literalmente aruncați înapoi. Omul de știință a ghicit că acest comportament se datorează unei coliziuni cu particule încărcate pozitiv. Astfel de experimente i-au permis fizicianului să creeze modelul lui Rutherford al structurii atomului.

model planetar

Acum, ideile omului de știință erau oarecum diferite de presupunerile făcute de John Thomson. Modelele lor de atomi au devenit și ele diferite. i-a permis să creeze o teorie complet nouă în acest domeniu. Descoperirile omului de știință au fost de o importanță decisivă pentru dezvoltarea ulterioară a fizicii. Modelul lui Rutherford descrie un atom ca un nucleu situat în centru și electronii care se mișcă în jurul lui. Nucleul are o sarcină pozitivă, iar electronii o sarcină negativă. Modelul lui Rutherford al atomului presupunea rotația electronilor în jurul nucleului de-a lungul anumitor traiectorii - orbite. Descoperirea omului de știință a ajutat la explicarea motivului deviației particulelor alfa și a devenit impulsul dezvoltării teoriei nucleare a atomului. În modelul atomic al lui Rutherford, există o analogie cu mișcarea planetelor sistemului solar în jurul soarelui. Aceasta este o comparație foarte precisă și vie. Prin urmare, modelul Rutherford, în care atomul se mișcă în jurul nucleului pe o orbită, a fost numit planetar.

Lucrări de Niels Bohr

Doi ani mai târziu, fizicianul danez Niels Bohr a încercat să combine ideile despre structura atomului cu proprietățile cuantice ale fluxului de lumină. Modelul nuclear al atomului al lui Rutherford a fost pus de oamenii de știință ca bază a noii sale teorii. Potrivit lui Bohr, atomii se rotesc în jurul nucleului pe orbite circulare. O astfel de traiectorie de mișcare duce la accelerarea electronilor. În plus, interacțiunea Coulomb a acestor particule cu centrul atomului este însoțită de crearea și consumul de energie pentru a menține câmpul electromagnetic spațial care decurge din mișcarea electronilor. În astfel de condiții, particulele încărcate negativ trebuie să cadă într-o zi pe nucleu. Dar acest lucru nu se întâmplă, ceea ce indică o mai mare stabilitate a atomilor ca sisteme. Niels Bohr a realizat că legile termodinamicii clasice descrise de ecuațiile lui Maxwell nu funcționează în condiții intraatomice. Prin urmare, omul de știință și-a propus sarcina de a deriva noi modele care ar fi valabile în lumea particulelor elementare.

postulatele lui Bohr

În mare parte datorită faptului că modelul lui Rutherford a existat, atomul și componentele sale au fost bine studiate, Niels Bohr a putut să se apropie de crearea postulatelor sale. Primul dintre ele spune că un atom are la care nu își schimbă energia, în timp ce electronii se mișcă pe orbite fără a-și schimba traiectoria. Conform celui de-al doilea postulat, atunci când un electron se deplasează de pe o orbită pe alta, energia este eliberată sau absorbită. Este egal cu diferența dintre energiile stărilor anterioare și ulterioare ale atomului. În acest caz, dacă electronul sare pe o orbită mai aproape de nucleu, atunci apare radiația și invers. În ciuda faptului că mișcarea electronilor seamănă puțin cu o traiectorie orbitală situată strict într-un cerc, descoperirea lui Bohr a oferit o explicație excelentă pentru existența unui spectru de linii.În aceeași perioadă, fizicienii Hertz și Frank, care au trăit în Germania, a confirmat teoria lui Niels Bohr cu privire la existența stărilor staționare, stabile ale atomului și a posibilității de a schimba valorile energiei atomice.

Colaborarea a doi oameni de știință

Apropo, Rutherford nu a putut determina mult timp. Oamenii de știință Marsden și Geiger au încercat să verifice din nou afirmațiile lui Ernest Rutherford și, ca urmare a experimentelor și calculelor detaliate și amănunțite, au ajuns la concluzia că nucleul este cea mai importantă caracteristică a atomului și toată sarcina lui este concentrată în el. Ulterior s-a dovedit că valoarea sarcinii nucleului este numeric egală cu numărul ordinal al elementului din sistemul periodic de elemente al lui D. I. Mendeleev. Interesant este că Niels Bohr l-a întâlnit curând pe Rutherford și a fost pe deplin de acord cu părerile sale. Ulterior, oamenii de știință au lucrat împreună mult timp în același laborator. Modelul lui Rutherford, atomul ca sistem format din particule încărcate elementare - toate acestea Niels Bohr le-a considerat corecte și a lăsat deoparte modelul său electronic pentru totdeauna. Activitatea științifică comună a oamenilor de știință a fost de mare succes și a dat roade. Fiecare dintre ei sa adâncit în studiul proprietăților particulelor elementare și a făcut descoperiri semnificative pentru știință. Mai târziu, Rutherford a descoperit și a dovedit posibilitatea descompunerii nucleare, dar acesta este un subiect pentru un alt articol.

Detalii Categoria: Fizica atomului și a nucleului atomic Postat la 03.10.2016 la 18:27 Vizualizări: 4106

Oamenii de știință și filozofii din Grecia antică și din India antică credeau că toate substanțele din jurul nostru constau din particule minuscule care nu se împart.

Erau siguri că nu există nimic pe lume care să fie mai mic decât aceste particule, pe care le numeau atomi . Și, într-adevăr, mai târziu, existența atomilor a fost dovedită de oameni de știință celebri precum Antoine Lavoisier, Mihail Lomonosov, John Dalton. Atomul a fost considerat indivizibil până la sfârșitul secolului al XIX-lea - începutul secolului al XX-lea, când s-a dovedit că nu era așa.

Descoperirea electronului. Modelul Thomson al atomului

Joseph John Thomson

În 1897, fizicianul englez Joseph John Thomson, studiind experimental comportamentul razelor catodice în câmpurile magnetice și electrice, a descoperit că aceste raze sunt un flux de particule încărcate negativ. Viteza de mișcare a acestor particule a fost sub viteza luminii. Prin urmare, aveau masă. De unde au venit? Omul de știință a sugerat că aceste particule fac parte din atom. I-a sunat corpusculi . Mai târziu au fost chemați electroni . Astfel, descoperirea electronului a pus capăt teoriei indivizibilității atomului.

Modelul Thomson al atomului

Thomson a propus primul model electronic al atomului. Potrivit acestuia, un atom este o sferă, în interiorul căreia se află o substanță încărcată, a cărei sarcină pozitivă este distribuită uniform în volum. Și în această substanță, ca stafidele într-o chiflă, electronii sunt intercalate. În general, atomul este neutru din punct de vedere electric. Acest model a fost numit „model de budincă de prune”.

Dar modelul lui Thomson s-a dovedit a fi greșit, ceea ce a fost dovedit de fizicianul britanic Sir Ernest Rutherford.

experiența lui Rutherford

Ernest Rutherford

Cum este de fapt aranjat un atom? Rutherford a dat un răspuns la această întrebare după experimentul său, realizat în 1909 împreună cu fizicianul german Hans Geiger și cu fizicianul neozeelandez Ernst Marsden.

experiența lui Rutherford

Scopul experimentului a fost studierea atomului cu ajutorul particulelor alfa, un fascicul focal al căruia, zburând cu mare viteză, era îndreptat către cea mai subțire folie de aur. În spatele foliei era un ecran luminiscent. Când particulele s-au ciocnit cu el, au apărut fulgere care puteau fi observate la microscop.

Dacă Thomson are dreptate, iar atomul este format dintr-un nor de electroni, atunci particulele ar trebui să zboare cu ușurință prin folie fără a fi deviate. Deoarece masa particulei alfa a depășit masa electronului de aproximativ 8000 de ori, electronul nu și-a putut acționa asupra ei și să-și devieze traiectoria la un unghi mare, la fel cum o pietricică de 10 g nu ar putea schimba traiectoria unei mașini în mișcare.

Dar, în practică, totul s-a dovedit diferit. Majoritatea particulelor au zburat de fapt prin folie, practic fără să devieze sau să devieze cu un unghi mic. Dar unele dintre particule s-au abătut destul de semnificativ sau chiar au revenit înapoi, de parcă ar fi existat un fel de obstacol în calea lor. După cum a spus Rutherford însuși, a fost la fel de incredibil ca și cum un proiectil de 15 inci sări de pe o bucată de hârtie absorbantă.

Ce a determinat unele particule alfa să își schimbe atât de mult direcția? Omul de știință a sugerat că motivul pentru aceasta a fost o parte a atomului, concentrată într-un volum foarte mic și având o sarcină pozitivă. El a numit-o nucleul unui atom.

Modelul planetar al atomului lui Rutherford

Modelul Rutherford al atomului

Rutherford a ajuns la concluzia că un atom este format dintr-un nucleu dens încărcat pozitiv situat în centrul atomului și electroni care au o sarcină negativă. Aproape toată masa unui atom este concentrată în nucleu. În general, atomul este neutru. Sarcina pozitivă a nucleului este egală cu suma sarcinilor negative ale tuturor electronilor din atom. Dar electronii nu sunt încorporați în nucleu, ca în modelul lui Thomson, ci se învârt în jurul lui, așa cum planetele se învârt în jurul soarelui. Rotația electronilor are loc sub acțiunea forței Coulomb care acționează asupra lor din nucleu. Viteza de rotație a electronilor este mare. Deasupra suprafeței miezului formează un fel de nor. Fiecare atom are propriul nor de electroni, încărcat negativ. Din acest motiv, ei nu se „lipesc”, ci se resping reciproc.

Datorită asemănării sale cu sistemul solar, modelul lui Rutherford a fost numit planetar.

De ce există atomul

Cu toate acestea, modelul lui Rutherford al atomului nu a reușit să explice de ce atomul este atât de stabil. Într-adevăr, conform legilor fizicii clasice, un electron, care se rotește pe orbită, se mișcă cu accelerație, prin urmare, radiază unde electromagnetice și pierde energie. În cele din urmă, această energie trebuie să se termine, iar electronul trebuie să cadă în nucleu. Dacă ar fi așa, atomul ar putea exista doar 10 -8 s. Dar de ce nu se întâmplă asta?

Motivul acestui fenomen a fost explicat ulterior de fizicianul danez Niels Bohr. El a sugerat că electronii dintr-un atom se mișcă numai pe orbite fixe, care sunt numite „orbite permise”. Fiind pe ele, ele nu radiază energie. Iar emisia sau absorbția de energie are loc numai atunci când un electron se deplasează de pe o orbită permisă pe alta. Dacă aceasta este o tranziție de la o orbită îndepărtată la una mai aproape de nucleu, atunci energia este radiată și invers. Radiația are loc în porțiuni, care sunt numite cuante.

Deși modelul descris de Rutherford nu a putut explica stabilitatea atomului, a permis progrese semnificative în studiul structurii sale.