Rutherfordovi eksperimenti

Znanstvenici nisu odmah došli do pravog razumijevanja struktura atoma.

Već je poznato da je masa elektrona tisuću puta manja od same mase čestice. Rutherford je pretpostavio: budući da je atom općenito neutralan, njegova glavna masa mora pasti na pozitivan naboj. Da bi potvrdili ovu hipotezu, Rutherfordovi pokusi su smanjeni na slijedeće.

Predložio je upotrebu alfa čestice za ispitivanje atoma. Elektronska masa otprilike 8000 puta manje od mase alfa čestice, a njihova brzina je vrlo visoka - može doseći dvadeset tisuća kilometara u sekundi. Bili su Rutherfordovi eksperimenti raspršivanjem alfa čestica.

Atomi teških elemenata bombardirani su tim česticama. Zbog male mase elektrona promijenite putanju alfa čestice nisu mogle učiniti mnogo. Samo bi dio atoma, pozitivno nabijen, mogao to učiniti. Prema tome, od prirode raspršivanja alfa čestica, moći će se znati raspodjela mase unutar mikročestica materije i pozitivnog naboja.

Rutherfordovi eksperimenti su imali sljedeću shemu. bilo koji radioaktivna tvar stavljen je unutar cilindra olova. U ovom cilindru je uski kanal bio bušen longitudinalno. potok alfa čestice iz ovog kanala pao je na tanku foliju ispitivanog materijala (bakar, zlato i drugi). Zatim su alfa čestice pala na prozirni ekran koji je prevučen cinkovim sulfidom. Svaka čestica, okrenuta prema ekranu, dala je bljesak svjetla (scintilacija), moglo se vidjeti u mikroskopu.

Daljnji eksperimenti tvrtke Rutherford pokazali su da je mali broj alfa čestica (približno jedan u dvije tisuće) otklonjen pod kutom većim od 90 °. Ta je činjenica uvelike zbunila Rutherforda. Rekao je da je nevjerojatno da je snimio ljusku u komadiću tankih papira i on će se vratiti k vama i pogoditi tebe. Doista, nemoguće je predvidjeti takav rezultat temeljen na Thomsonovom modelu, a Rutherford je to predložio alfa - čestica koja je bačena unatrag može biti samo kada je većina atoma u vrlo malom prostoru. Tako su ga Rutherfordovi eksperimenti pomogli da dođe do osnovnog modela. Ovo tijelo je male veličine, gdje se skoro cijeli pozitivni naboj i cijela masa mikročestica koncentriraju.

Atomski model slijedi izravno iz pokusa koje je proveo Rutherford. Struktura atoma prema Rutherfordovom konceptu je sljedeća. Pozitivno nabijena jezgra je u središtu. Budući da je atom neutralan, broj elektrona jednak je rednom broju elementa u periodičkom sustavu Mendeleev. Oni se kreću u krugu iznad jezgre, budući da se planeti vrti oko Sunca u njihovim orbiti. Kretanje elektrona uzrokovano je Coulombovim silama. Vodikov atom sadrži samo jedan elektron koji se vrti oko svoje jezgre. njegov atomska jezgra nosi pozitivan naboj i masu, otprilike 1836 puta mase elektrona.

Ovaj model atoma imao je eksperimentalno opravdanje, ali na temelju ovog modela nije moguće objasniti stabilnost postojanja.

Elektroni koji se kreću u orbiti moraju prema zakonima klasične mehanike pristupiti jezgri zbog gubitaka energije i na kraju pasti na nju. U stvari, elektron ne pada na jezgru. Mikročestice kemijskih elemenata su vrlo stabilne i mogu postojati vrlo dugo. Zaključak o neposrednom uništenju atoma zbog gubitaka energije, koji se ne slaže s pokusima Rutherforda, rezultat je primjene zakona klasične mehanike na mikroskale fenomene. Slijedom toga, zakoni klasične fizike nisu primjenjivi na pojave mikro-svijeta.