러더퍼드의 원자 모델은 무엇입니까?

러더퍼드의 원자 모델이 무엇인지, 그리고 그 주요 가정이 무엇인지 설명합니다. 그리고 러더퍼드의 실험은 어땠나요?


러더퍼드의 원자 모델은 이전 모델과의 단절을 구성했습니다.

러더퍼드의 원자 모델은 무엇입니까?

러더퍼드의 원자 모델은 이름에서 알 수 있듯이 원자 의 내부 구조를 설명하기 위해 제안된 모델 중 하나 였습니다 . 1911년 영국의 화학자이자 물리학자인 어니스트 러더퍼드(Ernest Rutherford) 는 금판에 대한 실험 결과를 바탕으로 이 모델을 제안했습니다 .

이 모델은 Dalton 원자 모델, Thompson 원자 모델과 같은 이전 모델과의 단절이자 현재 수용되는 모델과 관련하여 한 단계 발전했습니다.

그의 원자 모델 에서 러더퍼드는 원자가 질량 의 가장 큰 비율을 차지하는 중심 핵을 가지고 있다고 제안했습니다 . 더욱이, 이 이론에 따르면, 이 핵은 양전하를 가지며, 반대 전하를 띠고 더 작은 크기의 입자(전자)에 의해 궤도를 돌고 있습니다.

그의 생각에 따르면, 원자는 행성 이 태양 주위를 도는 것처럼 더 무거운 원자핵 주위를 공전하는 전자의 태양계 로 작동했습니다.

러더퍼드의 원자 모델은 다음 세 가지 명제로 요약될 수 있습니다.

  • 원자 질량의 대부분은 핵에 집중되어 있으며 나머지 입자 보다 크고 무겁고 양전하를 띠고 있습니다.
  • 핵 주위와 핵으로부터 먼 거리에 음전하를 띠는 전자가 원형 경로로 궤도를 돌고 있습니다.
  • 원자의 양전하와 음전하의 합은 0이어야 합니다. 즉, 원자가 전기적으로 중성이려면 두 전하가 같아야 합니다.

러더퍼드는 원자에 대해 이러한 구조를 제안했을 뿐만 아니라 그 크기를 계산하여 핵의 크기와 비교하여 원자 구성의 상당 부분이 빈 공간 이라는 결론을 내렸습니다 .

반면에 이 모델에는 지식 과 기술 의 발전으로 해결될 수 있는 몇 가지 한계가 있습니다 .

  • 원자핵에 양전하 세트가 함께 유지되는 것이 어떻게 가능한지 설명할 수 없습니다. 왜냐하면 양전하 세트는 모두 동일한 부호를 갖는 전하이기 때문에 서로 밀어내야 하기 때문입니다.
  • 원자의 안정성은 설명할 수 없습니다. 왜냐하면 양의 핵 주위를 회전하는 음으로 하전된 전자를 고려할 때 어느 시점에서 이 전자는 에너지를 잃고 핵 에 대해 붕괴해야 하기 때문입니다.

러더퍼드의 원자 모델은 짧은 기간 동안 유효했고, 1913년 덴마크 물리학자 닐스 보어가 제안한 원자 모델로 대체되었으며, 여기에는 일부 한계가 해결되고 1905년 알베르트 아인슈타인이 개발한 이론적 제안이 통합되었습니다.

참조: 양성자

러더퍼드의 실험

러더퍼드의 실험 방법은 실험실에서 헬륨 핵 (양전하를 갖는 알파 입자)에 충격을 가하는 여러 개의 얇은 금 시트로 시작하여 금을 통과할 때 입자 빔의 편차 각도를 측정했습니다.

때때로 최대 90°까지 편차가 발생하는 이러한 거동은 당시 널리 퍼져 있던 톰슨이 제안한 원자 모델과 일치하지 않았습니다.

톰슨의 모델은 원자가 음으로 하전된 전자가 내장되어 있는 양의 구체라고 제안합니다. 이러한 이유로 모델은 건포도가 들어간 푸딩과 유사합니다. 푸딩은 원자이고 건포도는 전자입니다.

반면 러더퍼드의 모델은 원자의 양전하가 핵에 집중되어 있고 전자가 그 주위를 공전한다는 사실을 입증했습니다. 원자가 톰슨이 제안한 구조를 가지고 있다면 알파(양성) 입자는 금박을 통과할 때 궤도를 따르거나 거의 벗어나지 않아야 합니다. 그러나 일어난 일은 최대 90°와 180°의 입자 편차가 관찰되었으며, 이는 실제로 원자가 (러더퍼드가 제안한 것처럼) 중심에 집중된 양전하를 가지며 구에 분포되어 있지 않음을 입증했습니다. 톰슨이 제안했습니다).