kemi för icke-Majors

Gold Foil-experimentet

1911 initierade Rutherford och medarbetare Hans Geiger och Ernest Marsden en serie banbrytande experiment som helt skulle ändra den accepterade modellen av atomen. De bombarderade mycket tunna ark av guldfolie med snabbrörliga alfa partiklar. Alfa-partiklar, en typ av naturlig radioaktiv partikel, är positivt laddade partiklar med en massa ungefär fyra gånger en väteatoms.

Figur 1., (A) den experimentella inställningen för Rutherfords guldfolie experiment: ett radioaktivt element som emitterade alfa partiklar riktades mot ett tunt ark av guldfolie som var omgiven av en skärm som skulle möjliggöra detektering av de avböjda partiklarna. (B) enligt plommonpudding-modellen (överst) bör alla alfapartiklar ha passerat genom guldfolien med liten eller ingen avböjning. Rutherford fann att en liten andel alfapartiklar avböjdes i stora vinklar, vilket kan förklaras av en atom med en mycket liten, tät, positivt laddad kärna i centrum (botten).,

enligt den accepterade atommodellen, där en atoms massa och laddning är jämnt fördelade över hela atomen, förväntade forskarna att alla alfapartiklarna skulle passera genom guldfolien med endast en liten avböjning eller ingen alls. Överraskande, medan de flesta av alfapartiklarna verkligen var odeflekterade, studsade en mycket liten andel (ca 1 i 8000 partiklar) av guldfolien i mycket stora vinklar. Vissa omdirigerades till och med tillbaka mot källan. Ingen förkunskap hade förberett dem för denna upptäckt., I ett känt citat utropade Rutherford att det var ” som om du hade avfyrat ett 15-tums skal på ett tygpapper och det kom tillbaka och slog dig.”

Rutherford behövde komma med en helt ny modell av atomen för att förklara hans resultat. Eftersom den stora majoriteten av alfapartiklarna hade passerat genom guldet, motiverade han att det mesta av atomen var tomt utrymme. Däremot måste partiklarna som var mycket avböjda ha upplevt en oerhört kraftfull kraft inom atomen., Han drog slutsatsen att all den positiva laddningen och majoriteten av atomens massa måste koncentreras i ett mycket litet utrymme i atomens inre, som han kallade kärnan. Kärnan är den lilla, täta, centrala kärnan i atomen och består av protoner och neutroner.

Rutherfords atommodell blev känd som kärnmodellen. I kärnatomen finns protoner och neutroner, som består av nästan hela atomens massa, i kärnan i atomens centrum. Elektronerna fördelas runt kärnan och upptar det mesta av atomens volym., Det är värt att betona hur liten kärnan jämförs med resten av atomen. Om vi kunde spränga en atom för att vara storleken på en stor professionell fotbollsarena, skulle kärnan vara ungefär lika stor som en marmor.

Rutherfords modell visade sig vara ett viktigt steg mot en fullständig förståelse av atomen. Det tog emellertid inte helt upp elektronernas natur och det sätt på vilket de ockuperade det stora utrymmet runt kärnan. Det var inte förrän några år senare att en fullständig förståelse för elektronen uppnåddes., Detta visade sig vara nyckeln till att förstå elementens kemiska egenskaper.

titta på en video som förklarar gold foil experimentet:

ordlista