تجارب رذرفورد

لم يأت العلماء على الفور إلى الفهم الصحيحهيكل الذرة. اقترح الفيزيائي الإنجليزي جي جي تومسون أول نموذج للذرة ، الذي اكتشف الإلكترون. لكن نموذجه اصطدم بتجارب E. Rutherford على توزيع شحنة موجبة في جسيمات دقيقة. لعبت هذه التجارب من رذرفورد دورا رئيسيا في فهم بنية الذرة.

كان من المعروف بالفعل أن كتلة الإلكترون بالآلافمرات أقل من كتلة الجسيم نفسه. قام رذرفورد بالافتراض: بما أن الذرة بصفة عامة محايدة ، فإن كتلتها الرئيسية يجب أن تقع على الجزء المشحون إيجابيا. لتأكيد هذه الفرضية ، تم تقليل تجارب رذرفورد إلى ما يلي.

اقترح استخدام جسيمات ألفا للتحقيقذرة. تكون كتلة الإلكترون أصغر بحوالي 8000 مرة من كتلة جسيمات ألفا ، وسرعتها عالية جدًا - يمكن أن تصل إلى عشرين ألف كيلومتر في الثانية. كانت هذه تجارب رذرفورد على تشتت جسيمات ألفا.

تم ضرب ذرات العناصر الثقيلة من قبل هؤلاءالجسيمات. وبسبب الكتلة الصغيرة ، لم تستطع الإلكترونات تغيير مسار جسيمات ألفا. جزء فقط من الذرة ، مشحون بإيجابية ، يمكن أن يفعل ذلك. وبالتالي ، من طبيعة تشتت جسيمات ألفا ، سيكون من الممكن معرفة توزيع الكتلة داخل الجسيمات الدقيقة للمادة والشحنة الموجبة.

كانت تجارب رذرفورد على المخطط التالي. تم وضع أي مادة مشعة داخل الاسطوانة من الرصاص. في هذه الاسطوانة ، تم حفر قناة ضيقة طوليا. انخفض تدفق جسيمات الفا من هذه القناة على رقائق رقيقة من المواد التي تدرس (النحاس والذهب وغيرها). ثم سقطت جسيمات ألفا على شاشة شفافة ، كانت مغلفة بسلفيد الزنك. كل جسيم ، يواجه الشاشة ، أعطى وميض الضوء (التلألؤ) ، يمكن رؤيته في المجهر.

أظهرت تجارب أخرى من رذرفورد أن صغيرةتم تحريف عدد جسيمات ألفا (حوالي واحد من كل ألفي) بزاوية أكبر من 90 درجة. هذه الحقيقة حيرت كثيرا رذرفورد. وقال إنه لا يصدق مثل إطلاق قذيفة على قطعة من الورق الرقيق ، وسوف يعود إليك ويضربك. في الواقع ، من المستحيل التنبؤ بمثل هذه النتيجة بناءً على نموذج طومسون ، واقترح رذرفورد أن جسيم ألفا لا يمكن أن يُعاد إلا إذا كان الجزء الأكبر من الذرة في مساحة صغيرة جدًا. لذا ساعدت تجارب رذرفورد في الوصول إلى النموذج الأساسي. هذا الجسم صغير الحجم ، حيث تتركز الشحنة الموجبة بالكامل وكامل كتلة الجزيئات الدقيقة.

يتبع النموذج الذري مباشرة منالتجارب التي أجرتها رذرفورد. هيكل الذرة وفقا لمفهوم رذرفورد هو على النحو التالي. النواة المشحونة إيجابيا في المركز. بما أن الذرة محايدة ، فإن عدد الإلكترونات يساوي العدد الترتيبي للعنصر في النظام الدوري Mendeleev. وهي تتحرك في دائرة فوق القلب ، حيث تدور الكواكب حول الشمس في مداراتها. حركة الإلكترونات تعود لقوى كولوم. تحتوي ذرة الهيدروجين على إلكترون واحد فقط ، يدور حول نواته. وتحمل نواته الذرية شحنة وكتلة موجبة ، أي حوالي 1836 ضعف كتلة الإلكترون.

كان لهذا النموذج من الذرة تبرير تجريبي ، ولكن على أساس هذا النموذج ، من المستحيل تفسير استقرار وجوده.

يجب أن تتحرك الإلكترونات في المدارتقترب قوانين الميكانيكا الكلاسيكية من النواة بسبب فقدان الطاقة ، وفي النهاية تقع عليها. في الواقع ، لا يقع الإلكترون على النواة. تكون الجسيمات الدقيقة للعناصر الكيميائية مستقرة جدًا ويمكن أن توجد لفترة طويلة جدًا. الاستنتاج حول التدمير الوشيك للذرة بسبب فقدان الطاقة ، والذي لا يتفق مع تجارب رذرفورد ، هو نتيجة تطبيق قوانين الميكانيكا الكلاسيكية على الظواهر المجهرية. وبالتالي ، فإن قوانين الفيزياء الكلاسيكية لا تنطبق على ظواهر العالم الصغير.