Proiect pentru optional Inventii si descoperiri

1. REALIZAT DE : DOBOȘ IONELA DANIELA

2. Modelul atomic Rutherford, elaborat de Ernest Rutherford în 1911,
este primul model planetar al atomului. Conform acestui
model, atomul este format din nucleu, în care este concentrată sarcina
pozitivă, și electroni care se rotesc în jurul nucleului pe orbite
circulare, asemeni planetelor în Sistemul Solar.
Modelul a fost dezvoltat în urma experimentelor realizate de către Hans Geiger și Ernest Marsden în
anul 1909. Ei au studiat, sub îndrumarea lui Ernest Rutherford,împrăștierea particulelor α la trecerea printr-
o foiță subțire din aur. Conform modelului atomic elaborat de Thomson, particulele trebuiau să fie deviate cu
câteva grade la trecerea prin metal din cauza forțelor electrostatice. S-a constatat, însă, că unele dintre ele
erau deviate cu unghiuri mai mari decât 90° sau chiar cu 180°. Acest fapt a fost explicat prin existența unei
neuniformități a distribuției de sarcină electrică în interiorul atomului. Pe baza observațiilor efectuate,
Rutherford a propus un nou model în care sarcina pozitivă era concentrată în centrul atomului, iar electronii
orbitau în jurul acesteia.
Noul model introducea noțiunea de nucleu, fără a-l numi astfel. Rutherford se referea, în lucrarea sa
din 1911, la o concentrare a sarcinii electrice pozitive:
"Se consideră trecerea unei particule de mare viteză printr-un atom având o sarcină pozitivă
centrală N e, compensată de sarcina a N electroni."
El a estimat, din considerente energetice, că, pentru atomul de aur, aceasta ar avea o rază de cel mult 3.4 x
10-14 metri (valoarea actuală este egală cu aproximativ o cincime din aceasta). Mărimea razei atomului de
aur era estimată la 10-10 metri, de aproape 3000 de ori mai mare decât cea a nucleului.
Rutherford a presupus că mărimea sarcinii pozitive ar fi proporțională cu masa atomică exprimată în unități
atomice, având jumătate din valoarea acesteia. A obținut pentru aur o masă atomică de 196 (față de 197,
valoarea actuală). El nu a făcut corelația cu numărul atomic Z, estimând valoarea sarcinii la 98 e, față de
79, unde ereprezintă sarcina electronului.
Modelul propus de Rutherford descrie nucleul, dar nu atribuie nici o structură orbitelor electronilor. Totuși, în
lucrare este menționat modelul saturnian al lui Hantaro Nagaoka, în care electronii sunt aranjați pe inele.

3. Principalul neajuns al modelului consta în faptul că acesta nu
explica stabilitatea atomului. Fiind elaborat în concordanță
cu teoriile clasice, presupunea că electronii aflați în mișcare
circulară, deci accelerată, emit constant radiație
electromagnetică pierzând energie. Prin urmare, în timp,
electronii nu ar mai avea suficientă energie pentru a se menține
pe orbită și ar "cădea" pe nucleu.
De asemenea, frecvența radiației emise ar fi trebuit să ia orice
valoare, în funcție de frecvența electronilor din atom, fapt
infirmat de studiile experimentale asupraseriilor spectrale.

4. Importanță
Modelul lui Rutherford a introdus
ideea unei structuri a atomului și a
existenței unor particule
componente, precum și
posibilitatea separării acestora.
Reprezentând punctul de plecare
al modelului Bohr, a dus la
separarea a două domenii,fizica
nucleară, ce studiază nucleul,
și fizica atomului, ce
studiază structura electronică a
atomului.
În ciuda deficiențelor, caracterul
descriptiv al modelului a permis
utilizarea ca simbol al atomului și
energiei atomice.

5. În 1909 Ernest Rutherford a sugerat efectuarea unui experiment folosind particule alfa şio foiţă
de aur. Rezultatele acestui experiment au condus la schimbarea modului deînţelegere a
structurii atomului. "Noul" atom era în cea mai mare parte spaţiu gol şiconstituit din nucleu şi
electroni orbitând în jurul acestuia.
Experimentul Rutherford
Experimentul "Rutherford" a fost cel care a condus la "reproiectarea" atomului şi a fost înfapt
efectuat, la sugestia lui Rutherford, de către Hass Geiger şi Ernest Marsden în anul1909.
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 cunoştinţelevremii
privind structura atomului (vezi modelul atomic al lui J.J.Thomson), Geiger şiMarsden se
aşteptau ca cea mai mare parte a particulelor alfa să călătorească drept prinfoiţa 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 ceformau atomul erau
distribuite uniform în interiorul acestuia şi că asupra particulelor alfase va exercita o forţă
electrică foarte slabă.

6. 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 căatomul este, în cea mai mare parte, spaţiu gol. O
mică parte din particulele alfa au fostdeviate 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 foartemari; electronul nu putea fi bănuit ca fiind cauza acestor
devieri. Avansând ideea unuinucleu atomic, foarte mic în comparaţie cu
dimensiunea atomului, dar care reprezenta ceamai mare parte a masei
atomului, Rutherforda putut explica de ce numai unele particulealfa
întâlneau în drumul lor nuclee care să le devieze. Caracteristicile
fundamentale ale modelului atomic ale lui Ernest Rutherford
sunturmătoarele:a. atomii au în mijloc un nucleu foarte mic ce conţine cea
mai mare parte a maseiatomului; 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 pozitive. numărul protonilor este egal cu
cel al electronilor.

7. Cum arată modelul atomic al lui Rutherford?
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.