rumah > bahan abrasif

Penciptaan model planet atom. Ensiklopedia Sekolah

Gagasan bahwa atom adalah partikel terkecil dari materi pertama kali muncul selama Yunani kuno. Namun, hanya pada akhir abad ke-18, berkat karya para ilmuwan seperti A. Lavoisier, M. V. Lomonosov dan beberapa lainnya, terbukti bahwa atom benar-benar ada. Namun, pada masa itu, tidak ada yang bertanya-tanya seperti apa struktur internal mereka. Para ilmuwan masih menganggap atom sebagai "batu bata" tak terpisahkan yang menyusun semua materi.

Mencoba menjelaskan struktur atom

Siapa yang pertama kali mengusulkan model nuklir? Upaya pertama untuk membuat model partikel ini adalah milik J. Thomson. Namun, itu tidak bisa disebut sukses dalam arti kata yang sebenarnya. Bagaimanapun, Thomson percaya bahwa atom adalah sistem bola dan netral secara elektrik. Pada saat yang sama, ilmuwan berasumsi bahwa muatan positif didistribusikan secara merata di atas volume bola ini, dan di dalamnya ada inti bermuatan negatif. Semua upaya ilmuwan untuk menjelaskan struktur internal atom tidak berhasil. Ernest Rutherford adalah orang yang mengusulkan model nuklir struktur atom beberapa tahun setelah Thomson mengemukakan teorinya.

Sejarah penelitian

Dengan bantuan studi elektrolisis pada tahun 1833, Faraday mampu menetapkan bahwa arus dalam larutan elektrolit adalah aliran partikel bermuatan, atau ion. Berdasarkan studi ini, ia mampu menentukan muatan minimum ion. Juga peran penting dalam pengembangan arah ini dalam fisika dimainkan oleh ahli kimia domestik D. I. Mendeleev. Dialah yang pertama kali mengangkat pertanyaan di kalangan ilmiah bahwa semua atom dapat memiliki sifat yang sama. Kita melihat bahwa sebelum model nuklir Rutherford tentang struktur atom pertama kali diusulkan, berbagai ilmuwan telah dilakukan sejumlah besar eksperimen yang tidak kalah pentingnya. Mereka memajukan teori atomistik tentang struktur materi.

Pengalaman pertama

Rutherford adalah ilmuwan yang benar-benar brilian, karena penemuannya membalikkan gagasan tentang struktur materi. Pada tahun 1911, ia dapat membuat eksperimen yang dengannya para peneliti dapat melihat ke kedalaman misterius atom, untuk mendapatkan gambaran tentang apa struktur internalnya. Eksperimen pertama dilakukan oleh ilmuwan dengan dukungan peneliti lain, tetapi peran utama dalam penemuan itu masih milik Rutherford.

Percobaan

Menggunakan sumber radiasi radioaktif alami, Rutherford mampu membuat meriam yang memancarkan aliran partikel alfa. Itu adalah kotak yang terbuat dari timah, di dalamnya ada zat radioaktif. Meriam itu memiliki celah di mana semua partikel alfa mengenai layar utama. Mereka bisa terbang hanya melalui slot. Beberapa layar lagi menghalangi pancaran partikel radioaktif ini.

Mereka memisahkan partikel yang menyimpang dari arah yang ditetapkan sebelumnya. Pukulan yang sangat terfokus mengenai target. Sebagai target, Rutherford menggunakan lembaran tipis dari kertas emas. Setelah partikel mengenai lembaran ini, mereka melanjutkan gerakannya dan akhirnya mengenai layar fluorescent, yang dipasang di belakang target ini. Ketika partikel alfa mengenai layar ini, kilatan direkam, di mana ilmuwan dapat menilai berapa banyak partikel yang menyimpang dari arah aslinya ketika mereka bertabrakan dengan foil dan berapa besarnya penyimpangan ini.

Perbedaan dari pengalaman sebelumnya

Anak-anak sekolah dan siswa yang tertarik pada mereka yang mengusulkan model nuklir struktur atom harus tahu bahwa eksperimen serupa dilakukan dalam fisika sebelum Rutherford. Mereka ide utama adalah mengumpulkan informasi sebanyak mungkin tentang struktur atom dari penyimpangan partikel dari lintasan aslinya. Semua studi ini mengarah pada akumulasi sejumlah informasi dalam sains, memicu pemikiran tentang struktur internal partikel terkecil.

Sudah pada awal abad ke-20, para ilmuwan tahu bahwa atom mengandung elektron yang memiliki muatan negatif. Tetapi di antara sebagian besar peneliti, pendapat yang berlaku adalah bahwa atom dari dalam lebih seperti kisi-kisi yang diisi dengan partikel bermuatan negatif. Eksperimen semacam itu memungkinkan untuk memperoleh banyak informasi - misalnya, untuk menentukan dimensi geometris atom.

tebakan jenius

Rutherford memperhatikan bahwa tidak ada pendahulunya yang pernah mencoba menentukan apakah partikel alfa dapat menyimpang pada sudut yang sangat besar dari lintasannya. Model lama, kadang-kadang disebut "puding kismis" di antara para ilmuwan (karena menurut model ini, elektron dalam atom didistribusikan seperti kismis dalam puding), sama sekali tidak memungkinkan adanya komponen struktural padat di dalam atom. Tak satu pun dari para ilmuwan yang repot-repot mempertimbangkan opsi ini. Peneliti meminta muridnya untuk melengkapi kembali instalasi sedemikian rupa sehingga penyimpangan besar partikel dari lintasan juga dicatat - hanya untuk mengecualikan kemungkinan seperti itu. Bayangkan betapa terkejutnya ilmuwan dan muridnya ketika ternyata beberapa partikel terbang terpisah pada sudut 180 o.

Apa yang ada di dalam atom?

Kami belajar siapa yang mengusulkan model nuklir struktur atom dan apa pengalaman ilmuwan ini. Saat itu, eksperimen Rutherford merupakan terobosan nyata. Dia terpaksa menyimpulkan bahwa di dalam atom, sebagian besar massa tertutup zat yang sangat padat. Skema model nuklir Struktur atom sangat sederhana: di dalamnya ada inti bermuatan positif.

Partikel lain, yang disebut elektron, berputar di sekitar nukleus ini. Sisanya beberapa kali lipat kurang padat. Susunan elektron di dalam atom tidak kacau - partikel disusun dalam urutan peningkatan energi. Peneliti menyebut bagian internal inti atom. Nama-nama yang diperkenalkan ilmuwan masih digunakan dalam sains.

Bagaimana mempersiapkan pelajaran?

Anak-anak sekolah yang tertarik pada mereka yang menyarankan model nuklir dari struktur atom dapat memamerkan pengetahuan tambahan dalam pelajaran. Misalnya, Anda dapat mengetahui bagaimana Rutherford, lama setelah eksperimennya, suka memberikan analogi untuk penemuannya. Negara Afrika Selatan itu diselundupkan dengan senjata untuk pemberontak, yang dibungkus dengan kapas. Bagaimana petugas bea cukai dapat menentukan dengan tepat di mana persediaan berbahaya berada jika seluruh kereta penuh dengan bal-bal ini? Petugas bea cukai dapat mulai menembaki bal, dan di mana peluru akan memantul, dan ada senjata. Rutherford menekankan bahwa ini adalah bagaimana penemuannya dibuat.

Siswa yang bersiap untuk menjawab tentang topik ini dalam pelajaran, disarankan untuk menyiapkan jawaban untuk pertanyaan-pertanyaan berikut:

1. Siapa yang mengusulkan model nuklir dari struktur atom?

2. Apa yang dimaksud dengan percobaan?

3. Perbedaan model nuklir dari model lain.

Signifikansi teori Rutherford

Kesimpulan radikal yang ditarik Rutherford dari eksperimennya membuat banyak orang sezamannya meragukan validitas model ini. Bahkan Rutherford sendiri tidak terkecuali - ia menerbitkan hasil penelitiannya hanya dua tahun setelah penemuan itu. Mengambil sebagai dasar ide-ide klasik tentang bagaimana partikel mikro bergerak, ia mengusulkan model planet nuklir dari struktur atom. Secara umum, atom memiliki muatan netral. Elektron bergerak mengelilingi nukleus, seperti halnya planet-planet berputar mengelilingi matahari. Pergerakan ini terjadi karena adanya gaya Coulomb. Saat ini, model Rutherford telah mengalami penyempurnaan yang signifikan, tetapi penemuan ilmuwan tidak kehilangan relevansinya hari ini.

Model planet atom

Model planet atom: nukleus (merah) dan elektron (hijau)

Model planet atom, atau Model Rutherford, - model sejarah struktur atom, yang diusulkan oleh Ernest Rutherford sebagai hasil percobaan dengan hamburan partikel alfa. Menurut model ini, atom terdiri dari inti kecil bermuatan positif, di mana hampir seluruh massa atom terkonsentrasi, di mana elektron bergerak, seperti halnya planet-planet bergerak mengelilingi matahari. Model planet atom sesuai dengan gagasan modern tentang struktur atom, dengan mempertimbangkan fakta bahwa pergerakan elektron bersifat kuantum dan tidak dijelaskan oleh hukum mekanika klasik. Secara historis, model planet Rutherford menggantikan "model puding plum" Joseph John Thomson, yang mendalilkan bahwa elektron bermuatan negatif ditempatkan di dalam atom bermuatan positif.

Rutherford mengusulkan model baru untuk struktur atom pada tahun 1911 sebagai kesimpulan dari percobaan hamburan partikel alfa pada kertas emas, yang dilakukan di bawah kepemimpinannya. Selama hamburan ini, sejumlah besar partikel alfa secara tak terduga tersebar pada sudut yang besar, yang menunjukkan bahwa pusat hamburan memiliki ukuran kecil dan itu mengandung signifikan muatan listrik. Perhitungan Rutherford menunjukkan bahwa pusat hamburan, bermuatan positif atau negatif, harus setidaknya 3000 kali ukuran lebih kecil sebuah atom, yang pada waktu itu sudah diketahui dan diperkirakan sekitar 10 -10 m. Karena pada saat itu elektron sudah diketahui, dan massa serta muatannya ditentukan, pusat hamburan, yang kemudian disebut nukleus, harus memiliki muatan yang berlawanan dengan elektron. Rutherford tidak menghubungkan jumlah muatan dengan nomor atom. Kesimpulan ini dibuat kemudian. Dan Rutherford sendiri menyatakan bahwa muatan sebanding dengan massa atom.

kerugian model planet adalah ketidaksesuaiannya dengan hukum fisika klasik. Jika elektron bergerak mengelilingi nukleus seperti planet mengelilingi Matahari, maka pergerakannya dipercepat, dan oleh karena itu, menurut hukum elektrodinamika klasik, elektron seharusnya memancar. gelombang elektromagnetik, kehilangan energi dan jatuh pada inti. Langkah berikutnya dalam pengembangan model planet adalah model Bohr, mendalilkan lain, berbeda dari klasik, hukum gerak elektron. Sepenuhnya kontradiksi elektrodinamika mampu memecahkan mekanika kuantum.


Yayasan Wikimedia. 2010 .

Lihat apa itu "Model Planet dari Atom" di kamus lain:

    model atom planet- planetinis atomo modelis statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. model atom planet vok. Planetenmodell des Atoms, n rus. model planet atom, f pranc. modele planétaire de l'atome, m … Fizikos terminų odynas

    Model Bohr dari atom mirip hidrogen (Z adalah muatan inti), di mana elektron bermuatan negatif diapit oleh kulit atom, mengelilingi inti atom kecil bermuatan positif ... Wikipedia

    Model (Model Prancis, model Italia, dari bahasa Latin modulus measure, measure, sample, norm), 1) sampel yang berfungsi sebagai standar (standar) untuk reproduksi serial atau massal (M. mobil, M. pakaian, dll. .). ), serta jenis, merek apa saja ... ...

    I Model (Model) Walter (24 Januari 1891, Gentin, Prusia Timur, 21 April 1945, dekat Duisburg), Jenderal Field Marshal Jerman Nazi (1944). Di ketentaraan sejak 1909, berpartisipasi dalam Perang Dunia ke-1 tahun 1914 18. Dari November 1940 ia memimpin tank ke-3 ... ... Ensiklopedia Besar Soviet

    STRUKTUR ATOM- (lihat) dibangun dari partikel dasar tiga jenis (lihat), (lihat) dan (lihat), membentuk sistem yang stabil. Proton dan neutron adalah bagian dari atom (lihat), elektron membentuk kulit elektron. Gaya bekerja di nukleus (lihat), berkat itu ... ... Ensiklopedia Politeknik Hebat

    Istilah ini memiliki arti lain, lihat Atom (arti). Atom helium Atom (dari bahasa Yunani lainnya ... Wikipedia

    - (1871 1937), fisikawan Inggris, salah satu pencipta teori radioaktivitas dan struktur atom, pendiri sekolah ilmiah, anggota koresponden asing dari Akademi Ilmu Pengetahuan Rusia (1922) dan anggota kehormatan Akademi Ilmu Pengetahuan Uni Soviet (1925). Lahir di Selandia Baru, setelah lulus dari ... ... kamus ensiklopedis

    Atom helium Atom (Yunani kuno tak dapat dibagi) bagian terkecil unsur kimia, yang merupakan pembawa sifat-sifatnya. Sebuah atom terdiri dari inti atom dan awan elektron di sekitarnya. Inti atom terdiri dari proton bermuatan positif dan ... ... Wikipedia

    Atom helium Atom (bahasa Yunani lainnya tak dapat dibagi) adalah bagian terkecil dari suatu unsur kimia, yang merupakan pembawa sifat-sifatnya. Sebuah atom terdiri dari inti atom dan awan elektron yang mengelilinginya. Inti atom terdiri dari proton bermuatan positif dan ... ... Wikipedia

Buku

Informasi pertama tentang kompleks struktur atom diperoleh dalam studi tentang proses peralihan arus listrik melalui cairan. Pada tiga puluhan abad XIX. percobaan fisikawan yang luar biasa M. Faraday dituntun pada gagasan bahwa listrik ada dalam bentuk muatan satuan yang terpisah.

Penemuan peluruhan spontan atom dari beberapa unsur, yang disebut radioaktivitas, merupakan bukti langsung dari kerumitan struktur atom. Pada tahun 1902, ilmuwan Inggris Ernest Rutherford dan Frederick Soddy membuktikan bahwa selama peluruhan radioaktif, atom uranium berubah menjadi dua atom - atom thorium dan atom helium. Ini berarti bahwa atom bukanlah partikel yang tidak dapat diubah dan tidak dapat dihancurkan.

Model atom Rutherford

Menyelidiki perjalanan berkas sempit partikel alfa melalui lapisan tipis materi, Rutherford menemukan bahwa sebagian besar partikel alfa melewati kertas logam yang terdiri dari ribuan lapisan atom tanpa menyimpang dari arah aslinya, tanpa mengalami hamburan, seolah-olah ada tidak ada rintangan di jalan mereka, tidak ada rintangan. Namun, beberapa partikel dibelokkan pada sudut yang besar, setelah mengalami aksi gaya yang besar.

Berdasarkan hasil percobaan untuk mengamati hamburan partikel alfa dalam materi Rutherford mengusulkan model planet dari struktur atom. Menurut model ini struktur atom mirip dengan struktur tata surya. Di pusat setiap atom adalah inti bermuatan positif dengan radius 10 -10 m, seperti planet, mereka beredar elektron bermuatan negatif. Hampir semua massa terkonsentrasi di inti atom. Partikel alfa dapat melewati ribuan lapisan atom tanpa hamburan, karena sebagian besar ruang di dalam atom kosong, dan tumbukan dengan elektron ringan hampir tidak berpengaruh pada gerakan partikel alfa berat. Penghamburan partikel alfa terjadi pada tumbukan dengan inti atom.

Model atom Rutherford gagal menjelaskan semua sifat atom.

Menurut hukum fisika klasik, atom yang terdiri dari inti bermuatan positif dan elektron dalam orbit melingkar harus memancarkan gelombang elektromagnetik. Radiasi gelombang elektromagnetik harus mengarah pada penurunan energi potensial dalam sistem nukleus-elektron, ke penurunan bertahap dalam jari-jari orbit elektron dan jatuhnya elektron ke nukleus. Namun, atom biasanya tidak memancarkan gelombang elektromagnetik, elektron tidak jatuh pada inti atom, yaitu atom stabil.

Postulat kuantum dari N. Bohr

Menjelaskan kestabilan atom Niels Bohr mengusulkan untuk meninggalkan ide-ide dan hukum-hukum klasik yang biasa ketika menjelaskan sifat-sifat atom.

Sifat dasar atom menerima penjelasan kualitatif yang konsisten berdasarkan adopsi postulat kuantum N. Bohr.

1. Elektron berputar di sekitar nukleus hanya dalam orbit melingkar (stasioner) yang didefinisikan secara ketat.

2. Sistem atom hanya dapat berada dalam keadaan stasioner atau kuantum tertentu, yang masing-masing sesuai dengan energi tertentu E. Sebuah atom tidak memancarkan energi dalam keadaan stasioner.

Keadaan stasioner atom dengan stok minimal energi disebut negara bagian utama, semua keadaan lainnya disebut keadaan tereksitasi (kuantum). Dalam keadaan dasar, sebuah atom bisa sangat panjang, masa hidup atom dalam keadaan tereksitasi berlangsung 10 -9 -10 -7 detik.

3. Emisi atau penyerapan energi hanya terjadi ketika sebuah atom berpindah dari satu keadaan diam ke keadaan diam lainnya. energi kuantum radiasi elektromagnetik pada transisi dari keadaan stasioner dengan energi E m menjadi keadaan energi E n sama dengan perbedaan antara energi atom dalam dua keadaan kuantum:

E = E m – E n = hv,

di mana v adalah frekuensi radiasi, h\u003d 2ph \u003d 6,62 10 -34 J s.

Model kuantum struktur atom

Di masa depan, beberapa ketentuan teori N. Bohr ditambahkan dan dipikirkan kembali. Perubahan yang paling signifikan adalah pengenalan konsep awan elektron, yang menggantikan konsep elektron hanya sebagai partikel. Belakangan, teori Bohr digantikan oleh teori kuantum, yang memperhitungkan sifat gelombang elektron dan partikel elementer lain yang membentuk atom.

dasar teori modern struktur atom adalah model planet, ditambah dan ditingkatkan. Menurut teori ini, inti atom terdiri dari proton (partikel bermuatan positif) dan neuron (partikel tidak bermuatan). Dan di sekitar nukleus, elektron (partikel bermuatan negatif) bergerak di sepanjang lintasan yang tidak terbatas.

Apakah Anda memiliki pertanyaan? Apakah Anda ingin tahu lebih banyak tentang model struktur atom?
Untuk mendapatkan bantuan tutor - daftar.
Pelajaran pertama gratis!

situs, dengan penyalinan materi secara penuh atau sebagian, tautan ke sumber diperlukan.

Massa elektron beberapa ribu kali lebih kecil dari massa atom. Karena atom secara keseluruhan adalah netral, maka sebagian besar atom jatuh pada bagian yang bermuatan positif.

Untuk studi eksperimental distribusi muatan positif, dan karenanya massa di dalam atom, Rutherford mengusulkan pada tahun 1906 untuk menerapkan penyelidikan atom menggunakan α -partikel. Partikel-partikel ini muncul dari peluruhan radium dan beberapa elemen lainnya. Massanya kira-kira 8000 kali massa elektron, dan muatan positif sama dalam modulus dengan dua kali muatan elektron. Ini tidak lain adalah atom helium yang terionisasi penuh. Kecepatan α -partikel sangat besar: 1/15 kecepatan cahaya.

Dengan partikel-partikel ini, Rutherford membombardir atom-atom unsur berat. Elektron, karena massanya yang kecil, tidak dapat mengubah lintasan secara nyata α -partikel, seperti kerikil beberapa puluh gram dalam tabrakan dengan mobil, tidak dapat mengubah kecepatannya secara nyata. Hamburan (mengubah arah gerakan) α -partikel hanya dapat menyebabkan bagian atom yang bermuatan positif. Jadi, dengan hamburan α -partikel dapat menentukan sifat distribusi muatan positif dan massa di dalam atom.

Persiapan radioaktif, seperti radium, ditempatkan di dalam silinder timah 1, di mana saluran sempit dibor. bundel α -partikel dari saluran jatuh pada foil tipis 2 dari bahan yang diteliti (emas, tembaga, dll.). Setelah berhamburan α -partikel jatuh pada layar tembus 3 yang dilapisi dengan seng sulfida. Tabrakan setiap partikel dengan layar disertai dengan kilatan cahaya (sintilasi), yang dapat diamati di mikroskop 4. Seluruh perangkat ditempatkan dalam wadah dari mana udara dievakuasi.

Dengan vakum yang baik di dalam perangkat, tanpa adanya foil, lingkaran terang muncul di layar, terdiri dari kilau yang disebabkan oleh sinar tipis α -partikel. Tapi ketika foil ditempatkan di jalur balok, α -partikel karena hamburan didistribusikan di layar dalam lingkaran area yang lebih luas. Memodifikasi pengaturan eksperimental, Rutherford mencoba mendeteksi penyimpangan α -partikel pada sudut yang besar. Tak disangka, ternyata jumlahnya sedikit α -partikel (sekitar satu dari dua ribu) menyimpang pada sudut yang lebih besar dari 90°. Kemudian, Rutherford mengakui bahwa, setelah menawari murid-muridnya percobaan untuk mengamati hamburan α -partikel pada sudut besar, dia sendiri tidak percaya pada hasil yang positif. "Ini hampir sama luar biasa," kata Rutherford, "seolah-olah Anda menembakkan proyektil 15 inci ke selembar kertas tipis, dan proyektil itu kembali kepada Anda dan mengenai Anda." Memang, tidak mungkin untuk memprediksi hasil ini berdasarkan model Thomson. Ketika didistribusikan ke seluruh atom, muatan positif tidak dapat menciptakan medan listrik yang cukup kuat yang mampu melemparkan partikel-a kembali. Kekuatan Maks tolakan ditentukan oleh hukum Coulomb:

dimana q - muatan α -partikel; q adalah muatan positif atom; r adalah jari-jarinya; k - koefisien proporsionalitas. Kuat medan listrik bola bermuatan seragam maksimum pada permukaan bola dan berkurang menjadi nol saat mendekati pusat. Oleh karena itu, semakin kecil jari-jari r, semakin besar gaya tolak α -partikel.

Menentukan ukuran inti atom. Rutherford menyadari itu α -partikel dapat terlempar kembali hanya jika muatan positif atom dan massanya terkonsentrasi di wilayah ruang yang sangat kecil. Jadi Rutherford muncul dengan gagasan inti atom - benda berukuran kecil, di mana hampir semua massa dan semua muatan positif atom terkonsentrasi.

Model planet atom, atau Model Rutherford, - model sejarah struktur atom, yang diusulkan oleh Ernest Rutherford sebagai hasil percobaan dengan hamburan partikel alfa. Menurut model ini, atom terdiri dari inti kecil bermuatan positif, di mana hampir semua massa atom terkonsentrasi, di mana elektron bergerak, seperti halnya planet-planet bergerak mengelilingi matahari. Model planet atom sesuai dengan gagasan modern tentang struktur atom, dengan mempertimbangkan fakta bahwa gerakan elektron bersifat kuantum dan tidak dijelaskan oleh hukum mekanika klasik. Secara historis, model planet Rutherford menggantikan "model puding plum" Joseph John Thomson, yang mendalilkan bahwa elektron bermuatan negatif ditempatkan di dalam atom bermuatan positif.

Kami juga merekomendasikan

Memuat...Memuat...