Vi forklarer, hvad Rutherfords atommodel er og dens vigtigste postulater. Også hvordan var Rutherfords eksperiment.
Hvad er Rutherfords atommodel?
Rutherfords atommodel, som navnet antyder, var en af de modeller, der blev foreslået for at forklare struktur indre af atom. I 1911 foreslog den britiske kemiker og fysiker Ernest Rutherford denne model baseret på resultaterne af hans eksperimenter med bladguld.
Denne model udgjorde et brud med tidligere modeller, såsom Dalton-atommodellen og Thompson-atommodellen, og et skridt fremad i forhold til den i øjeblikket accepterede model.
I dets atommodel, Rutherford foreslog, at atomer har en central kerne, hvor den højeste procentdel af deres masse. Ydermere, ifølge denne teori, har denne kerne en positiv elektrisk ladning og kredser om af partikler med modsat ladning og mindre størrelse (elektroner).
Ifølge hans betragtninger fungerede atomet som en Solsystem af elektroner, der kredser om en tungere atomkerne, som planeter gør omkring Sol.
Rutherfords atommodel kan opsummeres i følgende tre forslag:
- Det meste af atommassen er koncentreret i kernen, som bliver større og større. vægt end resten af partikler, og udstyret med en positiv elektrisk ladning.
- Omkring kernen og i store afstande fra den er de elektroner, med en negativ elektrisk ladning, der kredser om den i cirkulære baner.
- Summen af de positive og negative elektriske ladninger af et atom skulle give nul som et resultat, det vil sige, at de skal være lige store, så atomet er elektrisk neutralt.
Rutherford foreslog ikke kun denne struktur for atomet, men beregnede også dets størrelse og sammenlignede den med størrelsen af kernen og kom frem til konklusion at en god del af atomets sammensætning er det tomme rum.
Denne model har på den anden side visse begrænsninger, som kunne løses med fremrykningen af viden og teknologi:
- Det kunne ikke forklares, hvordan det var muligt for et sæt positive ladninger at blive holdt sammen i atomkernen, da de skulle frastøde hinanden, da de alle er ladninger af samme fortegn.
- Atomets stabilitet kunne ikke forklares, for når man betragter elektronerne med negativ ladning, der roterer rundt om den positive kerne, måtte disse elektroner på et tidspunkt miste Energi og falde sammen mod kernen.
Rutherfords atommodel var i kraft i kort tid, og blev erstattet af den atommodel, som den danske fysiker Niels Bohr foreslog i 1913, hvor nogle af begrænsningerne blev løst og de teoretiske forslag udviklet af Albert Einstein i 1905 blev indarbejdet.
Rutherfords eksperiment
Rutherfords eksperimentelle metode startede med adskillige tynde guldplader, der ville blive bombarderet i laboratoriet med heliumkerner (alfapartikler, som har en positiv ladning), og dermed målte partikelstrålens afbøjningsvinkler, når de passerede gennem guldet.
Denne adfærd, som nogle gange nåede afvigelser på op til 90 °, stemte ikke overens med den atomare model foreslået af Thompson, der var fremherskende på det tidspunkt.
Thompsons model foreslår, at atomet er en positiv kugle med negativt ladede elektroner indlejret i den. Af denne grund ligner modellen en budding med rosiner: buddingen ville være atomet og rosinerne ville være elektronerne.
På den anden side siger Rutherfords model, at atomet har den positive ladning koncentreret i kernen og elektronerne kredser omkring den. Hvis atomet havde den struktur, Thompson havde foreslået, skulle de alfa (positive) partikler, når de passerer gennem guldfolien, følge deres baner eller afvige meget lidt. Men hvad der skete er, at der blev set afvigelser af disse partikler på op til 90 og 180°, hvilket viste, at atomet faktisk har den positive ladning koncentreret i sit centrum (som foreslået af Rutherford) og ikke fordelt i en kugle. ( som foreslået af Thompson).