Scientia

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.

Ernest Rutherford (1871-1937) a fost un chimist născut în Noua Zeelandă care a lucrat cu J.J.Thomson la Universitatea din Cambridge, fiind elevul acestuia. A efectuat împreună cu Thomson experimente asupra ionilor de gaze tratate cu raze X. În 1898 Rutherford a dovedit existenţa razelor alfa şi beta la atomii de uraniu.

Ernest Rutherford a primit Premiul Nobel pentru chimie în 1908, pentru "investigaţiile sale în domeniul dezintegrării elementelor şi în chimia substanţelor radioactive". Pentru contribuţiile sale referitoare la structura atomului, în special pentru descoperirea nucleului atomului, acesta este considerat părintele fizicii nucleare.

Experimentul Rutherford

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. În sfârşit, o foarte mică parte a particulelor alfa au fost reflectate în direcţia din care veneau.

Particulele alfa au o masă de aproximativ 8000 de ori mai mare decât masa unui electron. Prin urmare, pentru a devia sub unghiuri mari particulele alfa erau necesare forţe foarte mari; electronul nu putea fi bănuit ca fiind cauza acestor devieri. Avansând ideea unui nucleu atomic, foarte mic în comparaţie cu dimensiunea atomului, dar care reprezenta cea mai mare parte a masei atomului, Rutherford a putut explica de ce numai unele particule alfa întâlneau în drumul lor nuclee care să le devieze.

Cum arată modelul atomic al lui Rutherford?

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.

În decursul a 100 de ani, de la modelul lui John Dalton la cel al lui Ernest Rutherford, ideea structurii atomului a evoluat semnificativ de la înţelegerea modului cum atomii interacţionează unul cu altul până la descifrarea mecanismelor intra-atomice. Modelul lui Rutherford, ce, credem, deşi depăşit, încă persistă în imaginaţia multor "nespecialişti", simulează sistemul solar, cu diferenţa semnificativă că dacă sistemul solar se susţine pe forţa de gravitaţie, atomul are ca forţa aglutinantă forţa electromagnetică.

Ulterior, lucrând cu Niels Bohr, Rutherford a avansat ipoteza existenţei neutronilor pentru a compensa efectul de respingere al sarcinilor pozitive ale neutronilor. Niels Bohr este cel care va îmbunătăţi modelul atomic al lui Rutherford peste numai câţiva ani...

__

Citiţi şi Modelul atomic al lui John Dalton (1803)
Modelul atomic al lui J.J.Thomson (1904)
____________
Bibliografie:
nobeliefs.com/atom.htm
northspringer.tripod.com/HistoryofAtom/id3.html
wikipedia.org