Masa electronilor este de câteva mii de ori mai mică decât masa atomilor. Deoarece atomul în ansamblu 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 căzut pe folia subțire 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 absența 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 o 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 se mișcă electronii, la fel cum se mișcă planetele 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 și 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 doar 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 particulă. 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 tutor - înregistrați-vă.
Prima lecție este gratuită!

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

Modelul planetar al atomului a fost propus de E. Rutherford în 1910. Primele studii ale structurii atomului au fost făcute de el cu ajutorul particulelor alfa. Pe baza rezultatelor obținute în experimentele privind împrăștierea lor, Rutherford a sugerat că toată sarcina pozitivă a atomului este concentrată într-un nucleu minuscul din centrul său. Pe de altă parte, electronii încărcați negativ sunt distribuiți în restul volumului său.

Un mic fundal

Prima presupunere strălucitoare despre existența atomilor a fost făcută de savantul grec antic Democrit. De atunci, ideea existenței atomilor, ale căror combinații dau toate substanțele din jurul nostru, nu a părăsit imaginația oamenilor de știință. Din când în când, diferiții săi reprezentanți au apelat la el, dar până la începutul secolului al XIX-lea, construcțiile lor au fost doar ipoteze, nesusținute de date experimentale.

În cele din urmă, în 1804, cu mai bine de o sută de ani înainte de apariția modelului planetar al atomului, omul de știință englez John Dalton a oferit dovezi pentru existența acestuia și a introdus conceptul de greutate atomică, care a fost prima sa caracteristică cantitativă. La fel ca predecesorii săi, el și-a imaginat atomii ca fiind cele mai mici bucăți de materie, ca niște bile solide, care nu puteau fi împărțite în particule chiar mai mici.

Descoperirea electronului și primul model al atomului

A trecut aproape un secol când, în sfârșit, la sfârșitul secolului al XIX-lea, tot englezul J. J. Thomson, a descoperit prima particulă subatomică, electronul încărcat negativ. Deoarece atomii sunt neutri din punct de vedere electric, Thomson a crezut că trebuie să fie alcătuiți dintr-un nucleu încărcat pozitiv cu electroni împrăștiați în volumul său. Pe baza diferitelor rezultate experimentale, în 1898 și-a propus modelul atomului, numit uneori „prune într-o budincă”, deoarece atomul din el era reprezentat ca o sferă plină cu un lichid încărcat pozitiv, în care erau încorporați electroni, ca „ prune în budincă. Raza unui astfel de model sferic a fost de aproximativ 10 -8 cm. Sarcina pozitivă totală a lichidului este echilibrată simetric și uniform de sarcinile negative ale electronilor, așa cum se arată în figura de mai jos.

Acest model a explicat în mod satisfăcător faptul că atunci când o substanță este încălzită, aceasta începe să emită lumină. Deși aceasta a fost prima încercare de a înțelege ce este un atom, nu a reușit să satisfacă rezultatele experimentelor efectuate ulterior de Rutherford și alții. Thomson a fost de acord în 1911 că modelul său pur și simplu nu a putut răspunde cum și de ce are loc împrăștierea razelor α observate în experimente. Prin urmare, a fost abandonat și a fost înlocuit cu un model planetar mai perfect al atomului.

Cum este aranjat atomul oricum?

Ernest Rutherford a oferit o explicație a fenomenului radioactivității care i-a adus premiul Nobel, dar cea mai semnificativă contribuție a sa la știință a venit mai târziu, când a stabilit că atomul este format dintr-un nucleu dens înconjurat de orbite de electroni, la fel cum este înconjurat Soarele. de orbitele planetelor.

Conform modelului planetar al unui atom, cea mai mare parte a masei sale este concentrată într-un nucleu mic (în comparație cu dimensiunea întregului atom). Electronii se mișcă în jurul nucleului, călătorind cu viteze incredibile, dar cea mai mare parte a volumului atomilor este spațiu gol.

Dimensiunea nucleului este atât de mică încât diametrul său este de 100.000 de ori mai mic decât cel al unui atom. Diametrul nucleului a fost estimat de Rutherford la 10 -13 cm, spre deosebire de dimensiunea atomului - 10 -8 cm.În afara nucleului, electronii se rotesc în jurul lui la viteze mari, rezultând forțe centrifuge care echilibrează forțele electrostatice. de atracție dintre protoni și electroni.

experimentele lui Rutherford

Modelul planetar al atomului a apărut în 1911, după faimosul experiment cu folie de aur, care a făcut posibilă obținerea unor informații fundamentale despre structura acestuia. Calea lui Rutherford către descoperirea nucleului atomic este un bun exemplu al rolului creativității în știință. Căutarea sa a început încă din 1899, când a descoperit că anumite elemente emit particule încărcate pozitiv care pot pătrunde orice. El a numit aceste particule particule alfa (α) (acum știm că erau nuclee de heliu). Ca toți oamenii de știință buni, Rutherford era curios. S-a întrebat dacă particulele alfa ar putea fi folosite pentru a afla structura unui atom. Rutherford a decis să îndrepte un fascicul de particule alfa către o foaie de folie de aur foarte subțire. El a ales aurul pentru că poate produce foi de până la 0,00004 cm. În spatele unei foi de folie de aur, a plasat un ecran care strălucea când particulele alfa îl loveau. A fost folosit pentru a detecta particulele alfa după ce acestea au trecut prin folie. O mică fantă a ecranului a permis fasciculului de particule alfa să ajungă la folie după ce a ieșit din sursă. Unele dintre ele trebuie să treacă prin folie și să continue să se miște în aceeași direcție, în timp ce cealaltă parte trebuie să sară de folie și să se reflecte în unghiuri ascuțite. Puteți vedea schema experimentului în figura de mai jos.

Ce s-a întâmplat în experimentul lui Rutherford?

Pe baza modelului atomic al lui J. J. Thomson, Rutherford a presupus că regiunile solide cu sarcină pozitivă care umple întregul volum de atomi de aur vor devia sau îndoi traiectoriile tuturor particulelor alfa pe măsură ce trec prin folie.

Cu toate acestea, marea majoritate a particulelor alfa au trecut chiar prin folia de aur ca și cum nu ar fi acolo. Păreau să treacă prin spațiu gol. Doar câțiva dintre ei se abat de la calea dreaptă, așa cum se presupunea la început. Mai jos este un grafic al numărului de particule împrăștiate în direcția respectivă față de unghiul de împrăștiere.

În mod surprinzător, un mic procent din particule au revenit din folie, ca o minge de baschet care sări de pe un panou. Rutherford și-a dat seama că aceste abateri erau rezultatul unei coliziuni directe între particulele alfa și componentele încărcate pozitiv ale atomului.

Nucleul ocupă centrul atenției

Pe baza procentului neglijabil de particule alfa reflectate de folie, putem concluziona că toată sarcina pozitivă și aproape toată masa atomului sunt concentrate într-o zonă mică, iar restul atomului este în mare parte spațiu gol. Rutherford a numit zona de sarcină pozitivă concentrată nucleu. El a prezis și a descoperit curând că acesta conținea particule încărcate pozitiv, pe care le-a numit protoni. Rutherford a prezis existența unor particule atomice neutre numite neutroni, dar nu a reușit să le detecteze. Cu toate acestea, elevul său James Chadwick le-a descoperit câțiva ani mai târziu. Figura de mai jos arată structura nucleului unui atom de uraniu.

Atomii constau din nuclee grele încărcate pozitiv, înconjurate de particule extrem de ușoare încărcate negativ - electroni care se rotesc în jurul lor și la astfel de viteze încât forțele centrifuge mecanice își echilibrează pur și simplu atracția electrostatică față de nucleu și, în acest sens, se presupune că stabilitatea atomului este asigurată.

Dezavantajele acestui model

Ideea principală a lui Rutherford a fost legată de ideea unui nucleu atomic mic. Ipoteza despre orbitele electronilor a fost o presupunere pură. El nu știa exact unde și cum se învârt electronii în jurul nucleului. Prin urmare, modelul planetar al lui Rutherford nu explică distribuția electronilor pe orbite.

În plus, stabilitatea atomului Rutherford a fost posibilă numai cu mișcarea continuă a electronilor pe orbite fără pierderea energiei cinetice. Dar calculele electrodinamice au arătat că mișcarea electronilor de-a lungul oricăror traiectorii curbilinii, însoțită de o schimbare a direcției vectorului viteză și de apariția unei accelerații corespunzătoare, este însoțită inevitabil de emisia de energie electromagnetică. În acest caz, conform legii conservării energiei, energia cinetică a electronului trebuie cheltuită foarte repede pe radiație și trebuie să cadă pe nucleu, așa cum se arată schematic în figura de mai jos.

Dar acest lucru nu se întâmplă, deoarece atomii sunt formațiuni stabile. Între modelul fenomenului și datele experimentale a apărut o contradicție științifică tipică.

De la Rutherford la Niels Bohr

Următorul pas important înainte în istoria atomului a avut loc în 1913, când omul de știință danez Niels Bohr a publicat o descriere a unui model mai detaliat al atomului. Ea a determinat mai clar locurile unde ar putea fi electronii. Deși mai târziu oamenii de știință vor dezvolta modele atomice mai sofisticate, modelul planetar al atomului lui Bohr a fost în esență corect și o mare parte din el este încă acceptat astăzi. A avut multe aplicații utile, de exemplu, este folosit pentru a explica proprietățile diferitelor elemente chimice, natura spectrului lor de radiații și structura atomului. Modelul planetar și modelul Bohr au fost cele mai importante repere care au marcat apariția unei noi direcții în fizică - fizica microlumii. Bohr a primit Premiul Nobel pentru Fizică în 1922 pentru contribuțiile sale la înțelegerea noastră a structurii atomului.

Ce nou a adus Bohr modelului atomului?

Pe când era încă tânăr, Bohr a lucrat în laboratorul lui Rutherford din Anglia. Deoarece conceptul de electroni a fost slab dezvoltat în modelul lui Rutherford, Bohr s-a concentrat asupra lor. Ca urmare, modelul planetar al atomului a fost îmbunătățit semnificativ. Postulatele lui Bohr, pe care le-a formulat în articolul său „On the Structure of Atoms and Molecules”, publicat în 1913, spunea:

1. Electronii se pot mișca în jurul nucleului doar la distanțe fixe față de acesta, determinate de cantitatea de energie pe care o au. El a numit aceste niveluri fixe niveluri de energie sau învelișuri de electroni. Bohr le-a imaginat ca sfere concentrice, cu un nucleu în centrul fiecăreia. În acest caz, electronii cu energie mai mică se vor găsi la niveluri inferioare, mai aproape de nucleu. Cei cu mai multă energie se vor găsi la niveluri mai înalte, mai departe de nucleu.

2. Dacă un electron absoarbe o anumită cantitate de energie (destul de sigură pentru un anumit nivel), atunci va sări la următorul nivel de energie mai înalt. În schimb, dacă pierde aceeași cantitate de energie, se va întoarce la nivelul inițial. Cu toate acestea, un electron nu poate exista pe două niveluri de energie.

Această idee este ilustrată printr-o figură.

Porțiuni de energie pentru electroni

Modelul Bohr al atomului este de fapt o combinație a două idei diferite: modelul atomic al lui Rutherford cu electroni care se rotesc în jurul nucleului (în esență modelul planetar Bohr-Rutherford al atomului) și ideea lui Max Planck de cuantificare a energiei materiei, publicat în 1901. Un cuantic (plural - quanta) este cantitatea minimă de energie care poate fi absorbită sau emisă de o substanță. Este un fel de pas de discretizare pentru cantitatea de energie.

Dacă energia este comparată cu apa și doriți să o adăugați materiei sub formă de pahar, nu puteți doar să turnați apă într-un flux continuu. În schimb, îl poți adăuga în cantități mici, ca o linguriță. Bohr credea că, dacă electronii pot absorbi sau pot pierde doar cantități fixe de energie, atunci ei ar trebui să-și varieze energia doar cu aceste cantități fixe. Astfel, ei pot ocupa doar niveluri fixe de energie în jurul nucleului care corespund unor incremente cuantificate ale energiei lor.

Deci, din modelul Bohr crește o abordare cuantică pentru a explica care este structura atomului. Modelul planetar și modelul Bohr au fost un fel de pași de la fizica clasică la fizica cuantică, care este instrumentul principal în fizica microlumilor, inclusiv în fizica atomică.

Lectura: Modelul planetar al atomului

Structura atomului

Cea mai precisă modalitate de a determina structura oricărei substanțe este analiza spectrală. Radiația fiecărui atom al unui element este exclusiv individuală. Cu toate acestea, înainte de a înțelege cum are loc analiza spectrală, să ne dăm seama ce structură are un atom al oricărui element.

Prima presupunere despre structura atomului a fost prezentată de J. Thomson. Acest om de știință a studiat atomii de mult timp. Mai mult, el este cel care deține descoperirea electronului - pentru care a primit Premiul Nobel. Modelul propus de Thomson nu avea nimic de-a face cu realitatea, dar a servit ca un stimulent suficient de puternic pentru ca Rutherford să studieze structura atomului. Modelul propus de Thomson se numea „budinca de stafide”.

Thomson credea că atomul este o bilă solidă cu o sarcină electrică negativă. Pentru a compensa, electronii sunt intercalate în minge, precum stafidele. În concluzie, sarcina electronilor coincide cu sarcina întregului nucleu, ceea ce face atomul neutru.

În timpul studiului structurii atomului, s-a descoperit că toți atomii din solide fac mișcări oscilatorii. Și, după cum știți, orice particulă în mișcare radiază unde. De aceea fiecare atom are propriul spectru. Cu toate acestea, aceste afirmații nu se încadrau în nici un fel în modelul Thomson.

experiența lui Rutherford

Pentru a confirma sau infirma modelul lui Thomson, Rutherford a propus un experiment care a dus la bombardarea unui atom al unui element de către particule alfa. Ca rezultat al acestui experiment, a fost important să vedem cum se va comporta particula.

Particulele alfa au fost descoperite ca urmare a dezintegrarii radioactive a radiului. Fluxurile lor erau raze alfa, fiecare particulă având o sarcină pozitivă. Ca urmare a numeroaselor studii, s-a stabilit că particula alfa este ca un atom de heliu, în care nu există electroni. Folosind cunoștințele actuale, știm că particula alfa este nucleul heliului, în timp ce Rutherford credea că aceștia sunt ioni de heliu.

Fiecare particulă alfa avea o energie extraordinară, ca urmare a căreia putea zbura la atomii în cauză cu viteză mare. Prin urmare, principalul rezultat al experimentului a fost determinarea unghiului de deviere a particulelor.

Pentru experiment, Rutherford a folosit folie subțire de aur. El a îndreptat particulele alfa de mare viteză spre el. El a presupus că, în urma acestui experiment, toate particulele vor zbura prin folie și cu mici abateri. Cu toate acestea, pentru a afla cu siguranță, el și-a instruit studenții să verifice dacă există abateri mari în aceste particule.

Rezultatul experimentului a surprins absolut pe toată lumea, deoarece multe particule nu numai că au deviat de un unghi suficient de mare - unele unghiuri de deviere au ajuns la mai mult de 90 de grade.

Aceste rezultate au surprins absolut pe toată lumea, Rutherford a spus că s-a simțit ca o bucată de hârtie a fost plasată în calea proiectilelor, ceea ce nu a permis particulei alfa să pătrundă înăuntru, drept urmare s-a întors înapoi.

Dacă atomul ar fi cu adevărat solid, atunci ar trebui să aibă un câmp electric, care a încetinit particulele. Cu toate acestea, puterea câmpului nu a fost suficientă pentru a o opri complet, cu atât mai puțin să o împingă înapoi. Aceasta înseamnă că modelul lui Thomson a fost respins. Așa că Rutherford a început să lucreze la un nou model.

Pentru a obține acest rezultat al experimentului, este necesar să se concentreze sarcina pozitivă într-o cantitate mai mică, rezultând un câmp electric mai mare. Folosind formula potențialului de câmp, puteți determina dimensiunea necesară a unei particule pozitive care ar putea respinge o particulă alfa în direcția opusă. Raza sa ar trebui să fie de ordinul maximului 10 -15 m. De aceea Rutherford a propus modelul planetar al atomului.

Acest model este numit așa dintr-un motiv. Cert este că în interiorul atomului există un nucleu încărcat pozitiv, similar cu Soarele din sistemul solar. Electronii se învârt în jurul nucleului ca planetele. Sistemul solar este aranjat în așa fel încât planetele să fie atrase de Soare cu ajutorul forțelor gravitaționale, cu toate acestea, ele nu cad pe suprafața Soarelui ca urmare a vitezei disponibile care le menține pe orbita lor. Același lucru se întâmplă și cu electronii - forțele coulombiane atrag electronii către nucleu, dar din cauza rotației, aceștia nu cad pe suprafața nucleului.

O presupunere a lui Thomson s-a dovedit a fi absolut corectă - sarcina totală a electronilor corespunde sarcinii nucleului. Cu toate acestea, ca urmare a unei interacțiuni puternice, electronii pot fi scoși din orbita lor, drept urmare sarcina nu este compensată și atomul se transformă într-un ion încărcat pozitiv.

Informații foarte importante privind structura atomului sunt că aproape toată masa atomului este concentrată în nucleu. De exemplu, un atom de hidrogen are un singur electron, a cărui masă este de peste o mie și jumătate de ori mai mică decât masa nucleului.

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 suplimentare asupra atomului au arătat că această teorie este insuportabilă. 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, cu grosime de aproape un strat de molecule. În spatele foliei se afla 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 implodez 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.