Modelul planetar al atomului

Modelul planetar al atomului , sau modelul Rutherford al atomului , este un model important din punct de vedere istoric al structurii atomului , propus de Ernest Rutherford într-un articol clasic [1] , publicat în 1911, bazat pe analiza și prelucrarea statistică. a rezultatelor experimentelor privind împrăștierea particulelor alfa în folie subțire de aur , efectuate de Geiger și Marsden în 1909.

În acest model, Rutherford descrie structura atomului ca fiind alcătuită dintr-un nucleu minuscul încărcat pozitiv , în care este concentrată aproape toată masa atomului, în jurul căruia se învârt electronii , la fel cum planetele se mișcă în jurul Soarelui .

Modelul planetar al atomului corespunde ideilor moderne despre structura atomului cu precizări că mișcarea electronilor nu poate fi descrisă de legile mecanicii clasice și are o descriere mecanică cuantică .

Din punct de vedere istoric, modelul planetar al lui Rutherford a înlocuit unul dintre modelele lui Thomson „ budincă de stafide ” , care presupune că electronii încărcați negativ sunt plasați pe orbite circulare în interiorul unui atom încărcat pozitiv cu o sarcină pozitivă distribuită în volumul său, ca stafidele dintr-o budincă [2] ] . De fapt, în experimentele sale, Rutherford a confirmat de fapt viabilitatea unui alt model Thomson, care presupune structura planetară a atomului.

Fundal

Până în 1904, fizicianul japonez Nagaoka Hantaro a dezvoltat un „model planetar” eronat al atomului („ atom asemănător lui Saturn ”) [3] , după cum sa dovedit mai târziu . Modelul a fost construit pe o analogie cu calculele stabilității inelelor lui Saturn (inelele sunt echilibrate datorită masei foarte mari a planetei). Modelul lui Nagaoka a fost greșit, dar două implicații ale acestuia s-au dovedit a fi profetice:

• nucleul unui atom este într-adevăr foarte masiv;
• electronii sunt ținuți pe orbită de forțele electrostatice (similar cu modul în care inelele lui Saturn sunt ținute de forțele gravitaționale ).

Rutherford a propus un nou model al structurii atomului în 1911 bazat pe o analiză a experimentelor privind împrăștierea particulelor alfa în folie de aur, efectuate în 1909 sub conducerea sa [1] .

În timpul acestei împrăștieri, un număr mare, neașteptat de inexplicabil din punct de vedere statistic, a fost împrăștiat la unghiuri mari, ceea ce a indicat că centrul de împrăștiere a fost mic, a concentrat o sarcină electrică și o masă semnificativă a atomului.

Calculele lui Rutherford au arătat că un centru de împrăștiere, încărcat pozitiv sau negativ, trebuie să fie de cel puțin 3000 de ori mai mic decât dimensiunea unui atom, care la acel moment era deja cunoscut și estimat la aproximativ 10 -10 m. Deoarece electronii erau deja cunoscuți la în acel moment, iar masa și sarcina lor sunt determinate, apoi centrul de împrăștiere, care a fost numit mai târziu nucleu, trebuie să fi avut sarcina opusă electronilor. Rutherford nu a legat cantitatea de sarcină de numărul atomic. Această concluzie a fost făcută mai târziu. Și Rutherford însuși a sugerat că sarcina nucleului este proporțională cu masa atomică . Legătura dintre sarcina electrică a unui nucleu și numărul atomic al unui element chimic a fost stabilită de Henry Moseley în experimente efectuate în 1913.

Dezavantajul modelului planetar a fost imposibilitatea de a explica stabilitatea atomilor prin acesta. Deoarece electronii se mișcă în jurul nucleului, în timp ce experimentează accelerația centripetă ca planetele în jurul Soarelui, ei, conform legilor electrodinamicii clasice , trebuie să radieze unde electromagnetice , pierzând în același timp energia cinetică a mișcării orbitale la radiație și, ca urmare, „ cad” pe nucleu. Calculele efectuate folosind metodele electrodinamicii clasice arată că electronii trebuie să „cadă” pe nucleu într-un timp de aproximativ 10 -11 s.

Această contradicție a fost înlăturată prin dezvoltarea ulterioară a modelului planetar în modelul Bohr al atomului , postulând altele, diferite de legile clasice ale mișcării orbitale a electronilor bazate pe undele de Broglie . Concluziile electrodinamicii clasice, care contrazic complet experimentul, ar putea explica dezvoltarea mecanicii cuantice .

Note

1. ↑ 1 2 Rutherford E. The Scattering of α and β Particles by Matter and the Structure of the Atom Arhivat 7 mai 2021 la Wayback Machine , Philosophical Magazine. Seria 6, vol. 21 . mai 1911
2. ↑ Thomson JJ (martie 1904). „Despre structura atomului: o investigație a stabilității și a perioadelor de oscilație a unui număr de corpusculi aranjați la intervale egale în jurul circumferinței unui cerc; cu aplicarea rezultatelor la teoria structurii atomice” (PDF) . Revista Filosofică . şaselea. 7 (39): 237-265. DOI : 10.1080/14786440409463107 . Arhivat (PDF) din original pe 26.10.2020 . Accesat 2020-11-10 . Parametrul depreciat folosit |deadlink=( ajutor )
3. ↑ Bryson, Bill . O scurtă istorie a aproape totul  (neopr.) . — Cărțile Broadway, 2003. - ISBN 0767908171 .

Dicționare și enciclopedii	Mare catalană Britannica (online)