Modelul atomic al lui Rutherford

În 1909 Ernest Rutherford a sugerat efectuarea unui experiment folosind particule alfa şi o foiţă de aur. Rezultatele acestui experiment au condus la schimbarea modului de înţelegere a structurii atomului. "Noul" atom era în cea mai mare parte spaţiu gol şi constituit din nucleu şi electroni orbitând în jurul acestuia. Primul model de atom a fost cel al lui Thomson, in care electronii sunt fixati elastic in interiorul unei sfere umplute uniform cu sarcini pozitive. Dar acest model nu poate explica cum stau sarcinile pozitive, uniform distribuite, fara sa se respinga intre ele si nu poate explica satisfacator nici emisia radiatiei luminoase. In principiu, sarcinile din interiorul atomului nu pot fi distribuite decat in doua moduri: grupate in locuri diferite spatial sau in aceeasi regiune spatiala restransa. Rutherford, bombardand atomii cu particule incarcate electric, a observat ca ele sunt puternic deviate, deci a dovedit astfel ca sarcinile din atom sunt separate spatial, fapt pentru care modelul Thomson a fost parasit.

EXPERIMENTUL: Experimentul "Rutherford" a fost cel care a condus la "reproiectarea" atomului şi a fost în fapt efectuat, la sugestia lui Rutherford, de către Hass Geiger şi Ernest Marsden în anul 1909. Experimentul a constat în bombardarea unei foiţe de aur cu particule alfa emise prin descompunerea radioactivă a atomilor de radiu. Recepţia particulelor alfa s-a făcut prin intermediul unei plăcuţe detectoare din sulfat de zinc. Bazându-se pe cunoştinţele vremii privind structura atomului (vezi modelul atomic al lui J.J.Thomson), Geiger şi Marsden se aşteptau ca cea mai mare parte a particulelor alfa să călătorească drept prin foiţa de hârtie, în timp ce numai o foarte mică parte va fi deviată sub un unghi foarte mic. Aceste aşteptări erau fundamentate prin presupunerea că sarcinile pozitive şi negative ce formau atomul erau distribuite uniform în interiorul acestuia şi că asupra particulelor alfa se va exercita o forţă electrică foarte slabă.

Ce au descoperit cei doi cercetători, Hass Geiger şi Ernest Marsden, a fost surprinzător: cele mai multe particule alfa treceau de foiţa de aur fără a suferi devieri, indicând că atomul este, în cea mai mare parte, spaţiu gol. O mică parte din particulele alfa au fost deviate sub diverse unghiuri, arătând astfel că sarcina pozitivă a atomului trebuie să fie concentrată într-o zonă foarte restrânsă a atomului, iar o foarte mică parte a particulelor alfa au fost reflectate în direcţia din care veneau.

CARACTERISTICILE fundamentale ale modelului atomic ale lui Ernest Rutherford sunt următoarele:a. atomii au în mijloc un nucleu foarte mic ce conţine cea mai mare parte a masei atomului;

b. cea mai mare parte a atomului este spaţiu gol;

c. electronii orbitează în jurul nucleului;

d. nucleul este format din protoni, care sunt încărcaţi pozitiv;

e. numărul protonilor este egal cu cel al electronilor.

PROBLEME/ DEFICIENTE ALE MODELULUI:

Principalul neajuns al modelului consta în faptul că acesta nu explica stabilitatea atomului. Fiind elaborat în concordanță cu teoriile clasice, presupunea că electronii aflați în mișcare circulară, deci accelerată, emit constant radiație electromagnetică pierzând energie. Prin urmare, în timp, electronii nu ar mai avea suficientă energie pentru a se menține pe orbită și ar "cădea" pe nucleu.

De asemenea, frecvența radiației emise ar fi trebuit să ia orice valoare, în funcție de frecvența electronilor din atom, fapt infirmat de studiile experimentale asupra seriilor spectrale.