ANG MODELONG ATOMIC NI RUTHERFORD: KASAYSAYAN, EKSPERIMENTO, NAG-POST - PISIKAL - 2025

Ang modelong atomik ng Rutherford ay ang paglalarawan ng atom na nilikha ng pisika ng British na si Ernest Rutherford (1871-1937) na natuklasan noong 1911 nang ang atomic nucleus ng sikat na mga eksperimento sa pagkakalat na kumukuha ng kanilang pangalan.

Ang ideya ng atom ("hindi mahahati" sa Greek) bilang pinakamaliit na sangkap ng bagay, ay isang nilikha na intelektwal na ipinanganak sa Ancient Greece, sa paligid ng 300 BC Tulad ng maraming iba pang mga konseptong Greek, ang konsepto ng atom ay binuo batay sa lohika at pagtatalo, ngunit hindi eksperimento.

Ang modelong atomic ni Rutherford

Ang pinaka-kilalang pilosopong atomist ay Democritus ni Abdera (460 - 360 BC), Epicurus ni Samos (341 - 270 BC), at si Tito Lucretius (98 - 54 BC). Ang mga Griego ay naglihi ng apat na magkakaibang uri ng mga atom na nauugnay sa apat na mga elemento na ayon sa kanila ay binubuo ng bagay: hangin, tubig, lupa at apoy.

Nang maglaon ay magdagdag si Aristotle ng isang ikalimang elemento: ang eter na bumubuo ng mga bituin, dahil ang iba pang apat na elemento ay pulos terrestrial.

Ang mga pananakop kay Alexander the Great, kung kanino si Aristotle ay isang guro, pinalawak ang kanyang mga paniniwala sa buong sinaunang mundo, mula sa Espanya hanggang India at sa gayon, sa loob ng maraming siglo, ang ideya ng atom ay lumilikha ng sariling lugar sa mundo ng agham.

Ang atom ay hindi na mahahati

Ang mga ideya ng mga pilosopong Griego tungkol sa istraktura ng bagay na ginawang totoo sa daan-daang taon, hanggang sa isang chemist ng Ingles at guro ng paaralan na nagngangalang John Dalton (1776-1844) ay naglathala ng mga resulta ng kanyang mga eksperimento noong 1808.

Pumayag si Dalton na ang mga elemento ay binubuo ng napakaliit na mga partikulo, na tinatawag na mga atomo. Ngunit nagpatuloy pa rin siya sa pamamagitan ng pagsasabi na ang lahat ng mga atomo ng parehong elemento ay pantay-pantay, may parehong sukat, magkaparehong masa at magkatulad na mga katangian ng kemikal, na ginagawang manatiling hindi nagbabago sa panahon ng isang reaksiyong kemikal.

Ito ang kauna-unahang modelong atomic na batay sa siyentipiko. Tulad ng mga Griego, itinuring pa rin ni Dalton ang atom na hindi mahahati, samakatuwid ay kulang sa istraktura. Gayunpaman, ang henyo ni Dalton ay humantong sa kanya upang obserbahan ang isa sa mahusay na mga alituntunin sa pangangalaga ng pisika:

• Sa mga reaksyon ng kemikal, ang mga atomo ay hindi nilikha o nawasak, binabago lamang ang kanilang pamamahagi.

At itinatag niya ang paraan kung saan ang mga compound ng kemikal ay nabuo ng "compound atoms" (mga molekula):

• Kapag ang dalawa o higit pang mga atom ng iba't ibang mga elemento ay pinagsama upang mabuo ang parehong tambalan, lagi nila itong ginagawa sa tinukoy at pare-pareho ang sukat ng masa.

Ang ika-19 siglo ay ang mahusay na siglo ng koryente at magnetism. Ilang taon matapos ang mga publikasyon ni Dalton, ang mga resulta ng ilang mga eksperimento ay nagdududa sa mga siyentipiko tungkol sa hindi pagkamalugi ng atom.

Mga tubo ng Crookes

Ang tubo ng Crookes ay isang aparato na dinisenyo ng chemist ng British at meteorologist na si William Crookes (1832-1919). Ang eksperimento na isinagawa ng Crookes noong 1875, ay binubuo ng paglalagay, sa loob ng isang tubo na puno ng gas sa mababang presyon, dalawang mga electrodes, ang isa ay tinatawag na katod at ang iba pang tinatawag na anode.

Sa pamamagitan ng pagtaguyod ng isang potensyal na pagkakaiba sa pagitan ng dalawang electrodes, ang gas ay nakadikit ng isang kulay na katangian ng ginamit na gas. Ang katotohanang ito ay iminungkahi na mayroong isang tiyak na partikular na samahan sa loob ng atom at samakatuwid hindi ito mahahati.

Bukod dito, ang radiation na ito ay gumawa ng isang mahina na pag-ilaw sa pader ng glass tube sa harap ng katod, na pinutol ang anino ng isang hugis na marka na matatagpuan sa loob ng tubo.

Ito ay isang mahiwagang radiation na kilala bilang "cathode ray", na naglakbay sa isang tuwid na linya sa anod at lubos na masigasig, may kakayahang makagawa ng mga makina na epekto, at kung saan ay naipihit patungo sa isang positibong sisingilin na plato o din sa pamamagitan ng mga magnet.

Ang pagtuklas ng elektron

Ang radiation sa loob ng tubo ng Crookes ay hindi maaaring alon, dahil nagdadala ito ng negatibong singil. Si Joseph John Thomson (1856 - 1940) ay sumagot sa kasagutan noong 1887 nang matagpuan niya ang kaugnayan sa pagitan ng singil at masa ng radiation na ito, at natagpuan na palaging pareho ito: 1.76 x 10 ¹¹ C / Kg., Anuman ang gas nakapaloob sa tubo o ang materyal na ginamit upang gawin ang katod.

Tinawag ni Thomson ang mga particle corpuscy na ito. Sa pamamagitan ng pagsukat ng masa na may kaugnayan sa singil ng koryente nito, napagpasyahan niya na ang bawat corpuscle ay mas maliit kaysa sa isang atom. Samakatuwid, iminungkahi niya na dapat silang maging bahagi ng mga ito, sa gayon natutuklasan ang elektron.

Ang siyentipiko ng British ang una na gumuhit ng isang graphic na modelo ng atom, sa pamamagitan ng pagguhit ng isang globo na may mga nakapasok na mga puntos, na, dahil sa hugis nito, ay binigyan ng palayaw na "plum puding". Ngunit ang pagtuklas na ito ay nagtaas ng iba pang mga katanungan:

• Kung ang bagay ay neutral, at ang elektron ay may negatibong singil: kung saan sa atom ang positibong singil na neutralisahin ang mga electron?
• Kung ang masa ng elektron ay mas mababa kaysa sa atom, kung ano ang nilalaman ng natitirang bahagi ng atom?
• Bakit ang mga partikulo ay nakakuha ng palaging mga electron at hindi ng ibang uri?

Ang mga eksperimento sa pagpapakalat ng Rutherford: ang atomic nucleus at ang proton

Sa pamamagitan ng 1898 Rutherford ay nakilala ang dalawang uri ng radiation mula sa uranium, na pinangalanan niya ang alpha at beta.

Ang likas na radioactivity ay natuklasan ni Marie Curie noong 1896. Ang mga partikulo ng Alpha ay positibong sisingilin at simpleng helium nuclei, ngunit sa oras na iyon ang konsepto ng isang nucleus ay hindi pa kilala. Malapit nang malaman si Rutherford.

Ang isa sa mga eksperimento na isinagawa ni Rutherford noong 1911 sa Unibersidad ng Manchester, sa tulong ni Hans Geiger, ay binubuo ng pagbomba ng isang manipis na gintong foil na may mga alpha particle, ang singil ng kung saan ay positibo. Sa paligid ng gintong foil ay naglagay siya ng isang fluorescent screen na nagpapahintulot sa kanila na mailarawan ang mga epekto ng pambobomba.

Mga obserbasyon

Pag-aralan ang mga epekto sa fluorescent screen, Rutherford at ang kanyang mga katulong na-obserbahan na:

1. Ang isang napakataas na porsyento ng mga particle ng alpha ay dumaan sa sheet nang hindi napansin ang paglihis.
2. Ang ilan ay lumihis sa mga medyo matarik na anggulo
3. At napakakaunting bumalot sa lahat ng paraan pabalik

Mga eksperimento sa pagpapakalat ng Rutherford. Pinagmulan:.

Ang mga obserbasyon 2 at 3 ay nagulat sa mga mananaliksik at pinangunahan nila na ang taong responsable sa pagkalat ng mga sinag ay dapat magkaroon ng isang positibong singil at sa pamamagitan ng pagmamasid na numero 1, ang taong responsable ay mas maliit kaysa sa mga bahagi ng alpha. .

Si Rutherford mismo ay nagsabi tungkol dito na "ito … na parang pinaputok mo ang isang 15-inch naval projectile sa isang sheet ng papel at ang projectile ay nag-bounce at tinamaan ka." Ito ay tiyak na hindi maipaliwanag ng modelo ng Thompson.

Sinusuri ang kanyang mga resulta mula sa klasikal na punto ng view, natuklasan ni Rutherford ang pagkakaroon ng atomic nucleus, kung saan ang positibong singil ng atom ay puro, na nagbigay nito ng neutralidad.

Ipinagpatuloy ni Rutherford ang kanyang mga eksperimento sa pagkalat. Sa pamamagitan ng 1918 ang bagong target para sa mga alpha particle ay mga nitrogen gas atoms.

Sa ganitong paraan napansin niya ang hydrogen nuclei at alam niya kaagad na ang tanging lugar na kung saan maaaring dumating ang mga nuclei na ito ay mula mismo sa nitrogen. Paano posible na ang hydrogen nuclei ay bahagi ng nitrogen?

Pagkatapos ay iminungkahi ni Rutherford na ang nucleus ng hydrogen, isang elemento na naatasan ng atomic number 1, ay dapat na isang pangunahing butil. Tinawag niya itong proton, isang salitang Greek una. Kaya, ang mga pagtuklas ng atomic nucleus at proton ay dahil sa napakatalino na New Zealander na ito.

Ang modelong atomic ni Rutherford ay nag-post

Ang bagong modelo ay ibang-iba sa Thompson. Ito ang kanyang mga postulate:

• Naglalaman ang atom ng isang positibong sisingilin na nucleus, na sa kabila ng napakaliit, ay naglalaman ng halos lahat ng masa ng atom.
• Ang mga elektron ay naglalagay ng orbit sa atomic nucleus sa mahusay na distansya at sa pabilog o elliptical orbit.
• Ang net singil ng atom ay zero, dahil ang mga singil ng mga elektron ay bumawi sa positibong singil na naroroon sa nucleus.

Ang mga kalkulasyon ni Rutherford ay itinuro sa isang nucleus na may isang spherical na hugis at isang radius na kasing liit ng 10 ^-15 m, ang halaga ng atomic radius na halos 100,000 beses na mas malaki, dahil ang nuclei ay medyo malayo: ang pagkakasunud-sunod ng 10 ^-10 m.

Bata Ernest Rutherford. Pinagmulan: Hindi kilala, nai-publish noong 1939 sa Rutherford: pagiging buhay at titik ng Rt. Hon. Lord Rutherford, O. M

Ipinapaliwanag nito kung bakit ang karamihan sa mga partikulo ng alpha ay dumaan sa sheet ng maayos o nagkaroon lamang ng napakaliit na pagpapalihis.

Nakita sa laki ng mga pang-araw-araw na bagay, ang atom na Rutherford ay binubuo ng isang nucleus ang laki ng isang baseball, habang ang radius ng atom ay magiging mga 8 km. Samakatuwid, ang atom ay maaaring isaalang-alang halos lahat ng bagay bilang walang laman na puwang.

Salamat sa pagkakahawig nito sa isang maliit na sistema ng solar, naging kilala ito bilang "modelo ng planeta ng atom." Ang puwersa ng pang-akit ng electrostatic sa pagitan ng nucleus at mga electron ay magkatulad sa gravitational na pang-akit sa pagitan ng araw at ng mga planeta.

Mga Limitasyon

Gayunpaman, mayroong ilang mga hindi pagkakasundo tungkol sa ilang mga napansin na katotohanan:

• Kung ang ideya na tinatanggap ng elektron sa paligid ng nucleus, nangyayari na ang elektron ay dapat na patuloy na maglabas ng radiation hanggang sa makabanggaan ito ng nucleus, na may kahihinatnan na pagkawasak ng atom nang maayos sa ilalim ng isang segundo. Ito, sa kabutihang palad, ay hindi kung ano ang talagang nangyayari.
• Bukod dito, sa ilang mga okasyon ang atom ay nagpapalabas ng ilang mga dalas ng electromagnetic radiation kapag may mga paglilipat sa pagitan ng isang estado ng mas mataas na enerhiya sa isa na may mas mababang enerhiya, at lamang ang mga frequency na iyon, hindi iba. Paano ipaliwanag ang katotohanan na ang lakas ay sinusukat?

Sa kabila ng mga limitasyong ito, dahil sa ngayon maraming mga sopistikadong modelo na naaayon sa mga naobserbahang katotohanan, ang kapaki-pakinabang na modelo ng atomika ni Rutherford ay kapaki-pakinabang pa rin para sa mag-aaral na magkaroon ng isang unang matagumpay na diskarte sa atom at mga nasasakupang partikulo nito.

Sa modelong ito ng atom, ang neutron ay hindi lilitaw, isa pang nasasakupan ng nucleus, na hindi natuklasan hanggang 1932.

Ilang sandali matapos na iminungkahi ni Rutherford ang kanyang modelo ng planeta, noong 1913 ang pisika ng Danish na si Niels Bohr ay baguhin ito upang ipaliwanag kung bakit hindi nawasak ang atom at naririto pa rin tayo upang sabihin ang kuwentong ito.

Mga Artikulo ng interes

Modelong atom ng Schrödinger.

Modelo ng atom na De Broglie.

Ang modelong atomika ni Chadwick.

Modelong atom ng Heisenberg.

Modelong atomika ni Perrin.

Modelong atom ni Thomson.

Modelong atomic ng Dirac Jordan.

Atomikong modelo ng Democritus.

Ang modelong atomic ni Bohr.

Ang modelong atomic ni Dalton.

Mga Sanggunian

1. Rex, A. 2011. Mga Batayan ng Pisika. Pearson. 618-621.
2. Zapata, F. 2007. Mga tala sa klase para sa upuan ng Radiobiology at Radiological Protection. Paaralan ng Public Health ng Central University ng Venezuela.