Myšlienka, že atómy súnajmenšie častice hmoty, sa prvýkrát objavili v časoch starovekého Grécka. Avšak až na konci 18. storočia sa vďaka práci vedcov ako A. Lavoisier, M. V. Lomonosov a niektorých ďalších dokázalo, že atómy skutočne existujú. V tých dňoch si však nikto nepýtal, aká je ich vnútorná štruktúra. Vedci stále považovali atómy za nedeliteľné stavebné kamene všetkej hmoty.
Pokusy vysvetliť štruktúru atómu
Kto navrhol jadrový model štruktúry atómuprvý zo všetkých vedcov? Prvý pokus o vytvorenie modelu týchto častíc patril J. Thomsonovi. Nemožno ju však nazvať úspešnou v plnom zmysle slova. Thomson koniec koncov veril, že atóm je sférický a elektricky neutrálny systém. Vedec zároveň predpokladal, že pozitívny náboj je distribuovaný rovnomerne po celom objeme tejto gule a vo vnútri sa nachádza záporne nabité jadro. Všetky pokusy vedca vysvetliť vnútornú štruktúru atómu boli neúspešné. Ernest Rutherford je ten, kto navrhol jadrový model atómovej štruktúry niekoľko rokov potom, čo Thomson predložil svoju teóriu.
História výskumu
Štúdiou elektrolýzy v roku 1833Faraday dokázal, že prúdom v roztoku elektrolytu je tok nabitých častíc alebo iónov. Na základe týchto štúdií dokázal určiť minimálny náboj iónu. Dôležitú úlohu pri vývoji tohto smeru vo fyzike zohral aj ruský chemik D.I. Mendeleev. Bol to on, kto ako prvý položil vo vedeckých kruhoch otázku, že všetky atómy môžu mať rovnakú povahu. Vidíme, že predtým, ako bol prvýkrát navrhnutý jadrový model štruktúry Rutherfordského atómu, vykonali rôzni vedci veľké množstvo rovnako dôležitých experimentov. Posunuli atomistickú teóriu štruktúry hmoty vpred.
Prvé skúsenosti
Rutherford je skutočne vynikajúcivedcov, pretože jeho objavy obrátili myšlienku štruktúry hmoty naruby. V roku 1911 mohol uskutočniť experiment, pomocou ktorého sa vedcom podarilo nahliadnuť do tajomných hlbín atómu, aby získal predstavu o tom, aká je jeho vnútorná štruktúra. Prvé experimenty uskutočnil vedec s podporou ďalších výskumníkov, hlavná úloha v objave však patrila Rutherfordovi.
Experimentujte
Využívanie prírodných zdrojov rádioaktivityžiarenia Rutherford dokázal zostrojiť delo, ktoré emitovalo prúd alfa častíc. Bola to krabica vyrobená z olova, ktorá mala vo vnútri rádioaktívnu látku. V dele bola štrbina, vďaka ktorej všetky častice alfa padali na olovenú obrazovku. Vyletieť mohli iba štrbinou. Tomuto lúču rádioaktívnych častíc stálo v ceste niekoľko ďalších štítov.
Oddelili častice, od ktorých sa odchýlilipredtým stanovený smer. Striktne zameraný prúd alfa častíc zasiahol cieľ. Rutherford použil ako terč tenký plát zlatej fólie. Potom, čo častice narazili na tento plát, pokračovali v pohybe a nakoniec padli na luminiscenčnú clonu, ktorá bola nainštalovaná za týmto cieľom. Keď sa častice alfa dostali na túto obrazovku, zaznamenali sa záblesky, pomocou ktorých vedec mohol posúdiť, koľko častíc sa pri zrážke s fóliou odchýlilo od pôvodného smeru a aká bola veľkosť tejto odchýlky.
Rozdiely od predchádzajúcich skúseností
Školáci a študenti, ktorí majú záujemktorý navrhol jadrový model štruktúry atómu, by mal vedieť: podobné experimenty sa uskutočňovali vo fyzike aj pred Rutherfordom. Ich hlavnou myšlienkou bolo zhromaždiť čo najviac informácií o štruktúre atómu z odchýlok častíc od počiatočnej dráhy. Všetky tieto štúdie viedli k nahromadeniu určitého množstva informácií vo vede, vyvolali premýšľanie o vnútornej štruktúre najmenších častíc.
Vedci to vedeli už na začiatku 20. storočia v ratóm obsahuje elektróny, ktoré majú záporný náboj. Ale medzi väčšinou výskumníkov prevládal názor, že atóm z vnútra pripomína skôr mriežku naplnenú záporne nabitými časticami. Experimenty tohto druhu umožnili získať veľa informácií - napríklad určiť geometrické rozmery atómov.
Geniálny odhad
Rutherford si všimol, že žiadny z jehopredchodcovia sa nikdy nepokúšali určiť, či sa častice alfa môžu odchýliť od svojich dráh vo veľmi veľkých uhloch. Predchádzajúci model, ktorý sa medzi vedcami niekedy nazýva „puding s hrozienkami“ (keďže podľa tohto modelu sú elektróny v atóme distribuované ako hrozienka v pudingu), jednoducho neumožňoval existenciu hustých zložiek štruktúry vo vnútri atómu. Nikto z vedcov sa ani len neobťažoval túto možnosť zvážiť. Vedec požiadal svojho študenta o opätovné vybavenie inštalácie takým spôsobom, aby boli zaznamenané veľké odchýlky častíc od trajektórie - len aby sa takáto možnosť vylúčila. Predstavte si prekvapenie vedca aj jeho študenta, keď sa ukázalo, že niektoré častice sa rozptyľujú pod uhlom 180 °o.
Čo je vo vnútri atómu?
Zistili sme, kto navrhol jadrový model štruktúryatóm a aké boli skúsenosti tohto vedca. V tom čase bol Rutherfordov experiment skutočným prielomom. Bol nútený dospieť k záveru, že vo vnútri atómu je väčšina hmoty obsiahnutá vo veľmi hustej látke. Schéma jadrového modelu štruktúry atómu je mimoriadne jednoduchá: vo vnútri sa nachádza kladne nabité jadro.
Ostatné častice nazývané elektróny rotujúokolo tohto jadra. Zvyšok je menej hustý o niekoľko rádov. Usporiadanie elektrónov vo vnútri atómu nie je chaotické - častice sú usporiadané v poradí zvyšujúcej sa energie. Vedec nazval vnútorné časti atómov jadrom. Mená, ktoré vedec predstavil, sa vo vede stále používajú.
Ako sa pripravím na lekciu?
Tí študenti, ktorí majú záujem o tých, ktorínavrhol jadrový model štruktúry atómu, môže sa v lekcii pochváliť ďalšími poznatkami. Môžete napríklad hovoriť o tom, ako Rutherford, už dlho po svojich experimentoch, rád používal pre svoj objav obdobu. Do juhoafrickej krajiny sa pašujú zbrane pre povstalcov, ktoré sú zabalené v balíkoch bavlny. Ako môžu colníci presne určiť, kde sú nebezpečné zásoby, ak je týmto balíkom zablokovaný celý vlak? Colník môže začať strieľať na balíky a tam, kde sa odrážky odrážajú, je umiestnená zbraň. Rutherford zdôraznil, že presne tak došlo k jeho objavu.
Pre školákov, ktorí sa na hodine chystajú odpovedať na túto tému, je vhodné pripraviť si odpovede na tieto otázky:
1. Kto navrhol jadrový model atómovej štruktúry?
2. Aký bol zmysel experimentu?
3. Rozdiel medzi jadrovým modelom a ostatnými modelmi.
Dôležitosť Rutherfordovej teórie
Radikálne závery, ku ktorým dospel Rutherfordz jeho experimentov prinútil mnohých jeho súčasníkov pochybovať o pravdivosti tohto modelu. Výnimkou nebol ani samotný Rutherford - výsledky svojho výskumu zverejnil iba dva roky po objave. Na základe klasických myšlienok o pohybe mikročastíc navrhol jadrový planetárny model atómovej štruktúry. Všeobecne má atóm neutrálny náboj. Elektróny sa pohybujú okolo jadra - rovnako ako planéty sa otáčajú okolo Slnka. Tento pohyb nastáva v dôsledku Coulombových síl. V súčasnosti prešiel Rutherfordov model výrazným zdokonalením, avšak objav vedca dnes nestráca na svojej aktuálnosti.
