Modeli atomi Thomsona in Rutherforda na kratko

Tudi v starodavni Grčiji so filozofi uganili o notranji strukturi snovi. In prvi modeli strukture atomov so se pojavili že v začetku 20. stoletja. Takratna znanstvena skupnost takrat ni zaznala hipoteze o J. Thomsonu, ker je bila pred njimi že predstavljene različne teorije o tem, kaj je bilo v notranjosti najmanjših delcev snovi.

"Puding z rozinami" ali Thomsonov model

Do XIX stoletja so znanstveniki domnevali, da je atom nedeljiv. Vendar pa se je vse spremenilo, potem ko je Joseph Thomson odkril elektron leta 1897 - postalo je jasno, da so bili znanstveniki napačni. Oba modela atoma Thomsona in Rutherforda sta bila predstavljena na začetku prejšnjega stoletja. Prvi je bil model W. Thomsona, ki je predlagal, da je atom kup snovi, ki ima pozitivno električno energijo. V tej skupini so enakomerno porazdeljeni elektroni - zato je bil ta model imenovan "torta". Konec koncev, v skladu s tem so elektroni v materiji razporejeni kot rozine v torti. Drugo neuradno ime za model je "Puding z rozinami".

Utemeljenost J. Thomsona

Ta model je še bolj podrobno razvil JJ Thomson. Za razliko W. Thomson, se predpostavlja, da elektroni v atomu postavljenih izključno na isti ravnini, ki sta koncentrični obroči. Kljub enak pomen in slive puding modela Rutherford za znanost časa, je treba omeniti, da je J. Thompson, med drugim je bil prvič metoda za določanje števila elektronov v atomu. Njegova metoda je temeljila na razprševanju rentgenskih žarkov. J. Thomson kažejo, da so elektroni ravno te delce, ki morajo biti v središču sipanje žarkov. Poleg tega je bil Thomson, ki je bil znanstvenik, ki je odkril elektrone. V sodobnih šolah se s preučevanjem njegovih odkritij pričenja študija o poteku kvantne mehanike.

Minuse Thomsonove teorije

Vendar pa v primerjavi z Rutherfordov model, atomski model Thomson je imel eno pomembno pomanjkljivost. Ni mogla razložiti diskretne narave atomskega sevanja. Z njeno pomočjo je bilo nemogoče in nekaj povedati o vzrokih stabilnosti atoma. Končno, je bilo oproščeno, ko so bili znani poskusi Rutherforda. Model atomov Thomson ni nič manj vreden znanosti tistega časa kot druge hipoteze. Treba je upoštevati, da so bili vsi ti modeli, ki so bili takrat na voljo, popolnoma hipotetični.

Značilnosti eksperimenta Rutherford

Leta 1906-1909 so G. Geiger, E. Mardsen in E. Rutherford izvedli eksperimente, v katerih so bili alfa delci razpršeni na površini zlata folija. Na kratko, modeli atomov Thomsona in Rutherforda so opisani kot sledi. V Thomsonovem modelu so elektroni porazdeljeni neenakomerno v atom in v Rutherfordovi teoriji rotirajo v koncentričnih ravninah. Poseben dejavnik v Rutherfordovem poskusu je bila uporaba alfa delcev namesto elektronov. Alfa delci, za razliko od elektronov, so imeli mnogo večjo maso in niso bili izpostavljeni pomembnim odstopanjem, ko so se trčili z elektroni. Zato so znanstveniki imeli možnost registrirati samo tiste trke, ki so se zgodile s pozitivno nabranim delom atoma.

Vloga odkritja Rutherforda

Ta izkušnja je bila ključna za znanost. Z njeno pomočjo so znanstveniki lahko dobili odgovore na tista vprašanja, ki so ostala skrivnost avtorjem različnih atomskih modelov. Thomson, Rutherford in Bohr, čeprav so imeli enako bazo, so vseeno prispevali k znanosti - in rezultati Rutherfordovih poskusov v tem primeru so bili presenetljivi. Njihovi rezultati so bili ravno nasprotni tistim, kar so pričakovali znanstveniki.

Večina alfa delcev je skozi folijo folij vzdolž ravnih (ali praktično naravnih) trajektorij. Vendar pa so se poti nekaterih alfa delcev oddaljile od pomembnih kotov. In to je bilo dokaz, da je bil v atomu tvorba z zelo visoko gostoto in pozitivna obremenitev. Leta 1911, na podlagi eksperimentalnih podatkov, je bil predstavljen model strukture atoma Rutherford. Thomson, čigar teorija je prej veljal za prevladujočega položaja, je v tem času še naprej deloval v laboratoriju Univerze Cavendish. Do konca svojega življenja je znanstvenik še naprej verjel v obstoj mehanskega etra, kljub vsem napredkom v znanstvenem raziskovanju tistega časa.

Planetarni model Rutherforda

Če povzamemo rezultate poskusov, Ernest Rutherford predstavil glavne predpise svoje teorije: po njegovem mnenju je atom sestavljen iz težkega in gostega jedra zelo majhnih dimenzij - okoli tega jedra obstajajo elektroni, ki so v neprekinjenem gibanju. Polmeri orbite teh elektronov so tudi majhni: 10-9 m. Ta model je bil imenovan "planetarni" zaradi svoje podobnosti z model sončnega sistema. V njej se planeti gibljejo v eliptičnih orbitih okoli ogromnega in masivnega centra, ki ima privlačnost - Sonce.

Elektroni se vrtijo v atomu s tako velikansko hitrostjo, da tvorijo okoli površine atoma nekaj oblaka. Po Rutherfordovi teoriji so atomi med seboj razmeščeni na določeni razdalji, kar jim omogoča, da se ne držijo skupaj. Konec koncev, okoli vsakega od njih je negativno napolnjena elektronska lupina.

Modeli atomov Thomson in Rutherford: glavne razlike

Katere so glavne razlike med dvema najpomembnejšima teorija strukture atoma? Rutherford je domneval, da je v središču atoma jedro s pozitivnim električnim nabojom in katerega volumen je v primerjavi z dimenzijami atoma zanemarljiv. Thomson je tudi domneval, da je celoten atom formacija z visoko gostoto. Druga glavna razlika je bila razumevanje položaja elektronov v atomu. Po Rutherfordu se vrtijo okoli jedra, njihovo število pa je približno enako frac12 je atomska masa kemijskega elementa. V Thomsonovi teoriji so elektroni v atomu neenakomerno porazdeljeni.

Minuse Rutherfordove teorije

Kljub vsem prednostim pa je Rutherfordova teorija takrat vsebovala eno pomembno protislovje. Po zakonih klasične elektrodinamike je moral elektron, ki se je vrtel okoli jedra, stalno oddajati dele električne energije. Zaradi tega mora radij orbine, po katerem se premika elektron, stalno oddajajo elektromagnetno sevanje. Glede na te zamisli mora biti življenjska doba atoma zanemarljiva.

Najpogosteje, ko govorijo o odkritju notranje strukture atoma, omenjajo imena Thomsona in Rutherforda. Rutherfordovi poskusi, katerih atomski model je sedaj znan vsakemu študentu fizike in matematike v visokem šolstvu, je zdaj del zgodovine znanosti. Ko je Rutherford odkril, je vzkliknil: »Zdaj vem, kako izgleda atom!« Vendar je v resnici bil napačen, ker je resnična slika znanost znana pozneje. Čeprav je bil Rutherfordov model sčasoma podvržen pomembnim prilagoditvam, je njegov pomen ostal nespremenjen.

Bohrjev model

Vendar pa je poleg modelov atoma Thomsona in Rutherforda obstajala še ena teorija, ki pojasnjuje notranjo strukturo teh drobnih delcev snovi. Pripada Niels Bohr - danskemu fiziku, ki je leta 1913 ponudil svojo razlago. Po njegovem modelu elektron v atomu ne ustreza standardnim fizičnim zakonom. Bohr je bil znanstvenik, ki je v znanost uvedel koncept razmerja med polmerom elektronske orbite in njegovo hitrostjo.

V procesu oblikovanja svoje teorije je Bohr kot svojo osnovo vzel Rutherfordov model, vendar ga je precej izboljšal. Modeli atoma Bohr, Rutherford in Thomson se zdaj lahko zdijo precej preprosti, vendar so bili podlaga za sodobne zamisli o notranji strukturi atoma. Danes je kvantni model atoma na splošno sprejet. Kljub dejstvu, da kvantna mehanika ne more opisati gibanja planetov sončnega sistema, je koncept orbite do zdaj ostal v teorijah, ki opisujejo notranjo strukturo atoma.