เราอธิบายว่าแบบจำลองอะตอมของรัทเทอร์ฟอร์ดคืออะไรและสมมติฐานหลักคืออะไร การทดลองของรัทเทอร์ฟอร์ดเป็นอย่างไร
แบบจำลองอะตอมของรัทเทอร์ฟอร์ดคืออะไร?
แบบจำลองอะตอมของรัทเทอร์ฟอร์ด ตามชื่อที่สื่อถึง เป็นหนึ่งในแบบจำลองที่เสนอให้อธิบาย โครงสร้าง ภายในของ อะตอม. ในปี 1911 นักเคมีและนักฟิสิกส์ชาวอังกฤษ เออร์เนสต์ รัทเทอร์ฟอร์ด ได้เสนอแบบจำลองนี้โดยพิจารณาจากผลลัพธ์ของเขา การทดลอง ด้วยแผ่นทองคำเปลว
โมเดลนี้ประกอบขึ้นจากรุ่นก่อนๆ เช่น Dalton atomic model และ Thompson atomic model และก้าวไปข้างหน้าด้วยความเคารพต่อแบบจำลองที่ยอมรับในปัจจุบัน
ในตัวของมัน แบบจำลองอะตอมรัทเทอร์ฟอร์ดเสนอว่าอะตอมมีนิวเคลียสอยู่ตรงกลางซึ่งมีเปอร์เซ็นต์สูงสุดของอะตอม มวล. นอกจากนี้ ตามทฤษฎีนี้ นิวเคลียสนี้มีประจุไฟฟ้าบวกและโคจรรอบโดยอนุภาคที่มีประจุตรงข้ามและมีขนาดที่เล็กกว่า (อิเล็กตรอน)
ตามการพิจารณาของเขา อะตอมทำงานเป็น ระบบสุริยะ ของอิเล็กตรอนที่โคจรรอบนิวเคลียสของอะตอมที่หนักกว่า ดังที่ดาวเคราะห์ทำรอบๆ ดวงอาทิตย์.
แบบจำลองอะตอมของรัทเทอร์ฟอร์ดสามารถสรุปได้เป็น 3 ประการดังนี้
- มวลอะตอมส่วนใหญ่กระจุกตัวอยู่ในนิวเคลียสซึ่งมีขนาดใหญ่ขึ้นและใหญ่ขึ้น น้ำหนัก กว่าส่วนที่เหลือของ อนุภาคและกอปรด้วยประจุไฟฟ้าบวก
- รอบนิวเคลียสและในระยะทางไกลจากนิวเคลียสคือ อิเล็กตรอนด้วยประจุไฟฟ้าลบที่โคจรเป็นวงกลม
- ผลรวมของประจุไฟฟ้าบวกและลบของอะตอมควรให้ค่าศูนย์ นั่นคือ ประจุทั้งสองควรเท่ากัน เพื่อให้อะตอมเป็นกลางทางไฟฟ้า
รัทเทอร์ฟอร์ดไม่เพียงแต่เสนอโครงสร้างนี้สำหรับอะตอม แต่ยังคำนวณขนาดและเปรียบเทียบกับขนาดของนิวเคลียสด้วย บทสรุป ว่าองค์ประกอบที่ดีของอะตอมคือพื้นที่ว่าง
ในทางกลับกัน โมเดลนี้มีข้อจำกัดบางประการที่สามารถแก้ไขได้ด้วยความก้าวหน้าของ ความรู้ และ เทคโนโลยี:
- ไม่สามารถอธิบายได้ว่าเป็นไปได้อย่างไรที่ชุดของประจุบวกจะรวมตัวกันในนิวเคลียสของอะตอม เนื่องจากประจุเหล่านี้ควรผลักกัน เนื่องจากประจุทั้งหมดเป็นประจุที่มีเครื่องหมายเดียวกัน
- ไม่สามารถอธิบายความเสถียรของอะตอมได้ เพราะเมื่อพิจารณาถึงอิเล็กตรอนที่มีประจุลบที่หมุนรอบนิวเคลียสบวก ในบางจุด อิเล็กตรอนเหล่านี้ก็ต้องสูญเสีย พลังงาน และล้มลงกับแกนกลาง
แบบจำลองอะตอมของรัทเทอร์ฟอร์ดมีผลบังคับใช้ในช่วงเวลาสั้นๆ และถูกแทนที่ด้วยแบบจำลองอะตอมที่เสนอโดยนักฟิสิกส์ชาวเดนมาร์ก Niels Bohr ในปี 1913 ซึ่งได้แก้ไขข้อจำกัดบางประการและได้รวมข้อเสนอเชิงทฤษฎีที่พัฒนาโดย Albert Einstein ในปี 1905
การทดลองของรัทเทอร์ฟอร์ด
วิธีการทดลองของรัทเธอร์ฟอร์ดเริ่มต้นด้วยแผ่นทองคำบางๆ หลายแผ่นซึ่งจะถูกทิ้งระเบิดในห้องปฏิบัติการด้วยนิวเคลียสฮีเลียม (อนุภาคแอลฟาซึ่งมีประจุบวก) จึงวัดมุมโก่งตัวของลำอนุภาคเมื่อเคลื่อนผ่านทองคำ
พฤติกรรมนี้ซึ่งบางครั้งถึงความเบี่ยงเบนสูงถึง 90 ° ไม่เห็นด้วยกับแบบจำลองอะตอมที่เสนอโดยทอมป์สันซึ่งปรากฏอยู่ในขณะนั้น
แบบจำลองของทอมป์สันเสนอว่าอะตอมเป็นทรงกลมบวก โดยมีอิเล็กตรอนที่มีประจุลบฝังอยู่ในนั้น ด้วยเหตุนี้แบบจำลองจึงคล้ายกับพุดดิ้งที่มีลูกเกด: พุดดิ้งจะเป็นอะตอมและลูกเกดจะเป็นอิเล็กตรอน
ในทางกลับกัน แบบจำลองของรัทเทอร์ฟอร์ดระบุว่าอะตอมมีประจุบวกกระจุกตัวอยู่ในนิวเคลียสและอิเล็กตรอนโคจรรอบอะตอม หากอะตอมมีโครงสร้างที่ทอมป์สันเสนอ อนุภาคอัลฟา (บวก) เมื่อผ่านแผ่นทองคำเปลว ควรเป็นไปตามวิถีของพวกมันหรือเบี่ยงเบนเพียงเล็กน้อย อย่างไรก็ตาม สิ่งที่เกิดขึ้นคือมีการเบี่ยงเบนของอนุภาคเหล่านี้สูงถึง 90 และ 180 ° ซึ่งแสดงให้เห็นว่าอะตอมมีประจุบวกอยู่ตรงกลาง (ตามที่ Rutherford เสนอ) และไม่กระจายในทรงกลม ( ตามที่เสนอโดยทอมป์สัน)