Az atom bolygómodellje

Az atom planetáris modellje vagy az atom Rutherford-modellje az atom szerkezetének történetileg fontos modellje , amelyet Ernest Rutherford egy 1911-ben megjelent klasszikus cikkében [1] javasolt az elemzés és statisztikai feldolgozás alapján. Geiger és Marsden 1909-ben az alfa-részecskék vékony aranyfóliában való szóródásával kapcsolatos kísérletek eredményeiről .

Ebben a modellben Rutherford az atom szerkezetét úgy írja le, mint amely egy apró, pozitív töltésű magból áll , amelyben az atom szinte teljes tömege koncentrálódik, és amely körül elektronok keringenek , ahogy a bolygók a Nap körül mozognak.

Az atom bolygómodellje megfelel az atom szerkezetére vonatkozó modern elképzeléseknek azzal a tisztázással, hogy az elektronok mozgása nem írható le a klasszikus mechanika törvényeivel, és kvantummechanikai leírása van .

Történelmileg a Rutherford-féle bolygómodell felváltotta Thomson egyik „ mazsolapuding ”-modelljét , amely azt feltételezi, hogy a negatív töltésű elektronok körpályán helyezkednek el egy pozitív töltésű atomon belül, és a pozitív töltés a teljes térfogatban eloszlik, mint a mazsola a pudingban . ] . Valójában Rutherford kísérleteiben megerősítette egy másik Thomson-modell életképességét, amely az atom bolygószerkezetét feltételezi.

Háttér

1904-re a japán fizikus, Nagaoka Hantaro kidolgozta az atom korai – mint később kiderült – hibás "bolygómodelljét" (" Szaturnusz -szerű atom ") [3] . A modell a Szaturnusz gyűrűinek stabilitására vonatkozó számítások analógiájára épült (a gyűrűk a bolygó igen nagy tömege miatt kiegyensúlyozottak). Nagaoka modellje téves volt, de két következménye prófétainak bizonyult:

• az atommag valóban nagyon nagy tömegű;
• Az elektronokat elektrosztatikus erők tartják pályán (hasonlóan ahhoz, ahogy a Szaturnusz gyűrűit a gravitációs erők tartják ).

Rutherford 1911-ben egy új modellt javasolt az atom szerkezetére, az alfa-részecskék aranyfóliában való szóródásával kapcsolatos kísérletek elemzése alapján, amelyeket 1909-ben végeztek az ő vezetésével [1] .

E szórás során nagyszámú, váratlanul statisztikailag megmagyarázhatatlan számú alfa-részecske szóródott nagy szögben, ami arra utalt, hogy a szórási centrum kicsi volt, jelentős elektromos töltést és az atom tömegét koncentrálta.

Rutherford számításai kimutatták, hogy egy pozitív vagy negatív töltésű szórási központnak legalább 3000-szer kisebbnek kell lennie egy atom méreténél, amely akkoriban már ismert volt, és körülbelül 10-10 m -re becsülték. hogy az idő, valamint tömegük és töltésük meghatározásra kerül, akkor a szórási központnak, amelyet később atommagnak neveztek, az elektronokkal ellentétes töltéssel kellett rendelkeznie. Rutherford nem kapcsolta a töltés mennyiségét az atomszámhoz. Erre a következtetésre később került sor. Maga Rutherford pedig azt javasolta, hogy az atommag töltése arányos az atomtömeggel . Az atommag elektromos töltése és egy kémiai elem rendszáma közötti kapcsolatot Henry Moseley 1913-ban végzett kísérletei során állapította meg.

A bolygómodell hátránya az volt, hogy nem lehetett vele magyarázni az atomok stabilitását. Mivel az elektronok az atommag körül mozognak, miközben centripetális gyorsulást tapasztalnak, mint a bolygók a Nap körül, ezért a klasszikus elektrodinamika törvényei szerint elektromágneses hullámokat kell kisugározniuk , miközben a pálya mozgásának kinetikus energiáját elveszítik a sugárzás hatására, és ennek eredményeként: esik” a magra. A klasszikus elektrodinamika módszereivel végzett számítások azt mutatják, hogy az elektronoknak körülbelül 10–11 másodperc alatt kell „esnie” az atommagra .

Ezt az ellentmondást megszüntette a bolygómodell későbbi fejlesztése az atom Bohr-modelljében, amely a de Broglie-hullámokon alapuló elektronok keringési mozgásának klasszikus törvényeitől eltérő másokat feltételez . A klasszikus elektrodinamika következtetései, amelyek teljesen ellentmondanak a kísérletnek, magyarázhatják a kvantummechanika fejlődését .

Jegyzetek

1. ↑ 1 2 Rutherford E. Az α és β részecskék anyag általi szórása és az atom szerkezete Archiválva : 2021. május 7., a Wayback Machine , Philosophical Magazine. Series 6, vol. 21 . 1911. május
2. ↑ Thomson JJ (1904. március). „Az atom szerkezetéről: a kör kerülete körül egyenlő időközönként elhelyezkedő testtestek stabilitásának és rezgési periódusainak vizsgálata; az eredményeknek az atomszerkezet elméletére való alkalmazásával” (PDF) . Filozófiai Magazin . hatodik. 7 (39): 237-265. DOI : 10.1080/14786440409463107 . Archivált (PDF) az eredetiből ekkor: 2020-10-26 . Letöltve: 2020-11-10 . Elavult használt paraméter |deadlink=( súgó )
3. ↑ Bryson, Bill . Szinte mindennek rövid története  (neopr.) . — Broadway Books, 2003. - ISBN 0767908171 .

Szótárak és enciklopédiák	Nagy katalán Britannica (online)