نفسر ما هو نموذج رذرفورد الذري وافتراضاته الرئيسية. أيضًا ، كيف كانت تجربة رذرفورد.
ما هو نموذج رذرفورد الذري؟
كان نموذج رذرفورد الذري ، كما يوحي اسمه ، أحد النماذج المقترحة لشرح بنية داخلي من ذرة. في عام 1911 ، اقترح الكيميائي والفيزيائي البريطاني إرنست رذرفورد هذا النموذج بناءً على نتائج بحثه. التجريب بأوراق الذهب.
شكل هذا النموذج قطيعة مع النماذج السابقة مثل نموذج دالتون الذري ونموذج طومسون الذري ، وخطوة للأمام فيما يتعلق بالنموذج المقبول حاليًا.
في ذلك النموذج الذري، اقترح رذرفورد أن الذرات لها نواة مركزية فيها أعلى نسبة الجماعية. علاوة على ذلك ، وفقًا لهذه النظرية ، تحتوي هذه النواة على شحنة كهربائية موجبة وتدور حولها جسيمات ذات شحنة معاكسة وحجم أصغر (إلكترونات).
وفقًا لاعتباراته ، تعمل الذرة كملف النظام الشمسي من الإلكترونات التي تدور حول نواة ذرية أثقل ، كما تفعل الكواكب حول شمس.
يمكن تلخيص نموذج رذرفورد الذري في الافتراضات الثلاثة التالية:
- تتركز معظم الكتلة الذرية في النواة ، وهي أكبر وأكبر. وزن من بقية حبيبات، ولها شحنة كهربائية موجبة.
- حول النواة وعلى مسافات كبيرة منها يوجد الإلكتروناتبشحنة كهربائية سالبة تدور حولها في مسارات دائرية.
- يجب أن يعطي مجموع الشحنات الكهربائية الموجبة والسالبة للذرة صفرًا نتيجة لذلك ، أي يجب أن تكون متساوية ، بحيث تكون الذرة متعادلة كهربائيًا.
لم يقترح رذرفورد هذا الهيكل للذرة فحسب ، بل قام أيضًا بحساب حجمها ومقارنتها بحجم النواة ، وتوصل إلى استنتاج أن جزءًا جيدًا من تكوين الذرة هو مساحة فارغة.
هذا النموذج ، من ناحية أخرى ، له بعض القيود التي يمكن حلها مع تقدم المعرفه و ال تكنولوجيا:
- لا يمكن تفسير كيف كان من الممكن أن تتجمع مجموعة من الشحنات الموجبة معًا في نواة الذرة ، حيث يجب أن تتنافر ، لأنها كلها شحنات من نفس العلامة.
- لا يمكن تفسير استقرار الذرة ، لأنه عند النظر إلى إلكترونات الشحنة السالبة التي تدور حول النواة الموجبة ، كان على هذه الإلكترونات أن تفقد في مرحلة ما طاقة وتنهار على القلب.
كان نموذج رذرفورد الذري ساري المفعول لفترة قصيرة ، وتم استبداله بالنموذج الذري الذي اقترحه الفيزيائي الدنماركي نيلز بور في عام 1913 ، حيث تم حل بعض القيود وتم دمج المقترحات النظرية التي طورها ألبرت أينشتاين في عام 1905.
تجربة رذرفورد
بدأت طريقة رذرفورد التجريبية بعدة صفائح رقيقة من الذهب يمكن قصفها في المختبر بنواة الهيليوم (جسيمات ألفا ، التي لها شحنة موجبة) ، وبالتالي قياس زوايا انحراف حزمة الجسيمات عند المرور عبر الذهب.
هذا السلوك ، الذي وصل أحيانًا إلى انحرافات تصل إلى 90 درجة ، لم يتفق مع النموذج الذري الذي اقترحه طومسون ، السائد في ذلك الوقت.
يقترح نموذج طومسون أن الذرة عبارة عن كرة موجبة ، مع إلكترونات سالبة الشحنة مضمنة فيها. لهذا السبب يشبه النموذج حلوى البودينغ مع الزبيب: البودينغ سيكون الذرة والزبيب سيكون الإلكترونات.
من ناحية أخرى ، ينص نموذج رذرفورد على أن الذرة لها شحنة موجبة مركزة في النواة وأن الإلكترونات تدور حولها. إذا كان للذرة الهيكل الذي اقترحه طومسون ، فإن جسيمات ألفا (الموجبة) ، عند مرورها عبر رقائق الذهب ، يجب أن تتبع مساراتها أو تنحرف قليلاً. ومع ذلك ، ما حدث هو أنه شوهدت انحرافات لهذه الجسيمات تصل إلى 90 و 180 درجة ، مما يدل على أن الذرة ، بالفعل ، لديها شحنة موجبة مركزة في مركزها (كما اقترح رذرفورد) وليست موزعة في كرة. ( على النحو الذي اقترحه طومسون).