MODEL ATOM RUTHERFORD: SEJARAH, EKSPERIMEN, POSTULAT - FIZIKAL - 2025

The Rutherford model atom adalah keterangan atom dicipta oleh ahli fizik British Ernest Rutherford (1871-1937) ditemui pada tahun 1911 apabila nukleus atom oleh eksperimen serakan terkenal yang mengambil nama mereka.

Idea atom ("tidak dapat dipisahkan" dalam bahasa Yunani) sebagai komponen jirim terkecil, adalah ciptaan intelektual yang lahir di Yunani Kuno, sekitar 300 SM Seperti konsep Yunani yang lain, konsep atom dikembangkan berdasarkan logik dan hujah, tetapi bukan percubaan.

Model atom Rutherford

Ahli falsafah atom yang paling terkenal ialah Democritus of Abdera (460 - 360 SM), Epikurus Samos (341 - 270 SM), dan Titus Lucretius (98 - 54 SM). Orang-orang Yunani mengandung empat jenis atom yang sesuai dengan empat unsur yang menurut mereka terdiri dari bahan: udara, air, bumi dan api.

Kemudian Aristoteles akan menambahkan unsur kelima: eter yang membentuk bintang-bintang, kerana keempat-empat elemen lain adalah bumi semata-mata.

Penaklukan Alexander the Great, yang mana Aristoteles adalah seorang guru, memperluas kepercayaannya ke seluruh dunia kuno, dari Sepanyol ke India dan oleh itu, selama berabad-abad, idea atom telah mencipta tempatnya sendiri dalam dunia sains.

Atom tidak lagi boleh dibahagi

Idea ahli falsafah Yunani mengenai struktur jirim berlaku selama beratus-ratus tahun, sehingga seorang ahli kimia dan guru sekolah Inggeris bernama John Dalton (1776-1844) menerbitkan hasil eksperimennya pada tahun 1808.

Dalton bersetuju bahawa unsur-unsur terdiri daripada zarah-zarah yang sangat kecil, yang disebut atom. Tetapi dia melangkah lebih jauh dengan menyatakan bahawa semua atom unsur yang sama sama, mempunyai ukuran yang sama, jisim yang sama dan sifat kimia yang sama, yang menjadikannya tidak berubah semasa reaksi kimia.

Ini adalah model atom berasaskan saintifik pertama. Seperti orang Yunani, Dalton masih menganggap atom itu tidak dapat dipisahkan, oleh itu kekurangan struktur. Namun, genius Dalton mendorongnya untuk mengamati salah satu prinsip pemeliharaan Fizik yang hebat:

• Dalam tindak balas kimia, atom tidak diciptakan atau dimusnahkan, mereka hanya mengubah pengedarannya.

Dan dia menentukan cara sebatian kimia dibentuk oleh "atom sebatian" (molekul):

• Apabila dua atau lebih atom unsur berbeza bergabung untuk membentuk sebatian yang sama, mereka selalu melakukannya dalam perkadaran jisim yang ditentukan dan tetap.

Abad ke-19 adalah abad elektrik dan daya tarikan yang hebat. Beberapa tahun selepas penerbitan Dalton, hasil beberapa eksperimen menimbulkan keraguan kepada para saintis mengenai ketidakpecahan atom.

Tiub bengkok

Tiub Crookes adalah alat yang direka oleh ahli kimia dan ahli meteorologi Britain, William Crookes (1832-1919). Eksperimen yang dilakukan oleh Crookes pada tahun 1875, terdiri dari penempatan, di dalam tiub yang diisi dengan gas pada tekanan rendah, dua elektrod, satu disebut katod dan satu lagi disebut anod.

Dengan mewujudkan perbezaan yang berpotensi antara dua elektrod, gas bersinar dengan warna yang merupakan ciri khas dari gas yang digunakan. Fakta ini menunjukkan bahawa ada organisasi tertentu di dalam atom dan oleh itu ia tidak dapat dipisahkan.

Selanjutnya, sinaran ini menghasilkan pendarfluor yang lemah di dinding tiub kaca di hadapan katod, memotong bayangan tanda berbentuk salib yang terletak di dalam tiub.

Ia adalah sinaran misterius yang dikenali sebagai "sinar katod", yang bergerak dalam garis lurus ke anoda dan sangat bertenaga, mampu menghasilkan kesan mekanikal, dan yang terpesong ke arah plat bermuatan positif atau juga melalui magnet.

Penemuan elektron

Sinaran di dalam tabung Crookes tidak dapat gelombang, karena membawa muatan negatif. Joseph John Thomson (1856 - 1940) muncul dengan jawabannya pada tahun 1887 ketika dia mendapati hubungan antara muatan dan jisim radiasi ini, dan mendapati bahawa ia selalu sama: 1,76 x 10 ¹¹ C / Kg., Terlepas dari gas tertutup dalam tiub atau bahan yang digunakan untuk membuat katod.

Thomson memanggil zarah-zarah ini sebagai corpuscles. Dengan mengukur jisimnya berkaitan dengan muatan elektriknya, dia menyimpulkan bahawa setiap mayat jauh lebih kecil daripada atom. Oleh itu, dia menyarankan agar mereka menjadi sebahagian daripada ini, sehingga dapat menemui elektron.

Saintis Britain adalah orang pertama yang membuat lakaran model grafik atom, dengan melukis bola dengan titik yang disisipkan, yang, karena bentuknya, diberi julukan "plum pudding". Tetapi penemuan ini menimbulkan persoalan lain:

• Sekiranya jirim adalah neutral, dan elektron mempunyai muatan negatif: di mana atom itu cas positif yang meneutralkan elektron?
• Sekiranya jisim elektron kurang daripada atom, maka bagaimanakah isi atom yang lain?
• Mengapakah zarah-zarah yang diperolehi selalu menjadi elektron dan bukan jenis lain?

Eksperimen penyebaran Rutherford: nukleus atom dan proton

Menjelang tahun 1898, Rutherford telah mengenal pasti dua jenis radiasi dari uranium, yang dinamakannya sebagai alpha dan beta.

Radioaktiviti semula jadi telah ditemui oleh Marie Curie pada tahun 1896. Zarah alfa bermuatan positif dan hanya inti helium, tetapi pada masa itu konsep nukleus belum diketahui. Rutherford hendak mengetahui.

Salah satu eksperimen yang dilakukan oleh Rutherford pada tahun 1911 di University of Manchester, dengan bantuan Hans Geiger, terdiri dari pengeboman kerajang emas tipis dengan zarah alfa, muatannya positif. Di sekitar kerajang emas dia meletakkan skrin pendarfluor yang memungkinkan mereka untuk memvisualisasikan kesan pengeboman tersebut.

Pemerhatian

Mengkaji kesan pada skrin pendarfluor, Rutherford dan pembantunya memerhatikan bahawa:

1. Peratusan zarah alfa yang sangat tinggi melewati lembaran tanpa penyimpangan yang ketara.
2. Sebilangannya menyimpang pada sudut yang cukup curam
3. Dan hanya sedikit yang bangkit kembali

Eksperimen penyebaran Rutherford. Sumber:.

Pemerhatian 2 dan 3 mengejutkan para penyelidik dan mendorong mereka untuk menganggap bahawa orang yang bertanggungjawab untuk penyebaran sinar mesti mempunyai muatan positif dan bahawa berdasarkan pemerhatian nombor 1, orang yang bertanggungjawab jauh lebih kecil daripada zarah alfa. .

Rutherford sendiri mengatakan bahawa "… seolah-olah anda melepaskan tembakan tentera laut 15 inci ke atas selembar kertas dan proyektil itu bangkit kembali dan memukul anda." Ini jelas tidak dapat dijelaskan oleh model Thompson.

Menganalisis hasilnya dari sudut pandang klasik, Rutherford telah menemui keberadaan inti atom, di mana muatan positif atom terkonsentrasi, yang memberikannya netral.

Rutherford meneruskan eksperimen penyebarannya. Menjelang tahun 1918, sasaran baru untuk zarah alfa adalah atom gas nitrogen.

Dengan cara ini dia mengesan nukleus hidrogen dan segera mengetahui bahawa satu-satunya tempat dari mana inti ini dapat datang adalah dari nitrogen itu sendiri. Bagaimana mungkin bahawa inti hidrogen adalah sebahagian daripada nitrogen?

Rutherford kemudian mencadangkan bahawa inti hidrogen, unsur yang telah diberi nombor atom 1, mesti menjadi zarah asas. Dia menyebutnya sebagai proton, perkataan Yunani untuk pertama. Oleh itu, penemuan nukleus atom dan proton disebabkan oleh orang New Zealand yang cemerlang ini.

Model atom Rutherford beralasan

Model baru sangat berbeza dengan Thompson. Ini adalah postulatnya:

• Atom mengandungi nukleus bermuatan positif, yang walaupun sangat kecil, mengandungi hampir semua jisim atom.
• Elektron mengorbit nukleus atom pada jarak yang jauh dan dalam orbit bulat atau elips.
• Cas bersih atom adalah sifar, kerana cas elektron mengimbangi muatan positif yang terdapat di dalam nukleus.

Perhitungan Rutherford menunjukkan inti dengan bentuk sfera dan radius sekecil 10 ^-15 m, nilai radius atom kira-kira 100,000 kali lebih besar, kerana nuklearnya agak jauh: dari urutan ^10-10 m.

Ernest Rutherford muda. Sumber: Tidak diketahui, diterbitkan pada tahun 1939 di Rutherford: menjadi kehidupan dan surat-surat dari Yang Mulia Lord Rutherford, O. M

Ini menjelaskan mengapa sebahagian besar zarah alfa melewati lembaran dengan lancar atau hanya pesongan yang sangat sedikit.

Dilihat pada skala objek sehari-hari, atom Rutherford terdiri dari nukleus seukuran besbol, sementara radius atom sekitar 8 km.Oleh itu, atom dapat dianggap hampir semuanya sebagai ruang kosong.

Berkat kemiripannya dengan sistem surya miniatur, ia dikenali sebagai "model planet atom." Daya tarikan elektrostatik antara nukleus dan elektron akan serupa dengan daya tarikan graviti antara matahari dan planet-planet.

Batasan

Walau bagaimanapun, terdapat perbezaan pendapat mengenai beberapa fakta yang diperhatikan:

• Sekiranya idea bahawa elektron mengorbit di sekitar nukleus diterima, kebetulan elektron akan memancarkan sinaran secara berterusan sehingga bertabrakan dengan nukleus, dengan akibatnya pemusnahan atom di dalam satu detik. Nasib baik ini bukan yang sebenarnya berlaku.
• Selanjutnya, pada kesempatan tertentu atom memancarkan frekuensi radiasi elektromagnetik tertentu apabila terdapat peralihan antara keadaan tenaga yang lebih tinggi kepada keadaan dengan tenaga yang lebih rendah, dan hanya frekuensi tersebut, bukan yang lain. Bagaimana untuk menerangkan fakta bahawa tenaga dikuantisasi?

Walaupun terdapat batasan-batasan ini, kerana hari ini terdapat model yang lebih canggih sesuai dengan fakta yang diperhatikan, model atom Rutherford masih berguna bagi pelajar untuk mempunyai pendekatan pertama yang berjaya terhadap atom dan zarah penyusunnya.

Dalam model atom ini, neutron tidak muncul, unsur lain dari nukleus, yang tidak ditemukan hingga tahun 1932.

Tidak lama selepas Rutherford mencadangkan model planetnya, ahli fizik Denmark, Niels Bohr mengubahnya pada tahun 1913 untuk menjelaskan mengapa atom itu tidak dimusnahkan dan kami masih di sini untuk menceritakan kisah ini.

Artikel yang menarik

Model atom Schröderer.

Model atom De Broglie.

Model atom Chadwick.

Model atom Heisenberg.

Model atom Perrin.

Model atom Thomson.

Model atom Dirac Jordan.

Model atom Demokrat.

Model atom Bohr.

Model atom Dalton.

Rujukan

1. Rex, A. 2011. Asas Fizik. Pearson. 618-621.
2. Zapata, F. 2007. Nota kelas untuk ketua Radiobiologi dan Perlindungan Radiologi. Sekolah Kesihatan Awam Universiti Pusat Venezuela.