原子は私たちの周りのすべてを構成しています。それらは物質の最小単位です。原子には、陽子 (正に帯電した粒子) と中性子 (帯電していない粒子) を含む中心核と、電子 (負に帯電した粒子) を含む電子殻 (最も外側の領域) の 2 つの主要な部分があります。
ラザフォードの原子構造の意味
物理学者のアーネスト・ラザフォードは、この特定の原子構造を開発しました。彼は原子を、原子核として知られる高密度で小さく、正に帯電したコアとして説明しました。彼は、すべての質量が核の周りに集中していることを研究しました。惑星が太陽の周りを公転するのと同じように、電子として知られる負に帯電した粒子が核の周りを公転します。
ラザフォード原子モデルは、物理学者サー J.J.トムソン。モデルでは、プディングのプラムのように、負に帯電した電子が正に帯電した原子に付着していました。
アルファ線散乱実験/金箔実験
- 元素の原子構造を説明し、原子の正確なモデルを定義するために、ラザフォードは金箔実験とも呼ばれるアルファ線散乱実験を行いました。
- 実験では、彼はアルファ粒子を金箔の薄いシートに吹き付けました。次に、アルファ粒子と金箔の間の相互作用と、粒子がたどる経路を観察しました。
- ラザフォードは、実験で非常に高いアルファ粒子の光線を使用しました。アルファ粒子エミッターとして知られる放射線源がそれらを生成しました。
- アルファ粒子は、厚さ 100 mm の金の薄いシートに吹き付けられました。アルファ粒子によって生じる偏向を研究するために、彼は金箔の周りに蛍光硫化亜鉛のスクリーンを配置しました。
- 金箔を選んだ理由は、層をできるだけ薄くしたかったからです。
- 2 価のヘリウム イオンは、アルファ粒子として知られています。粒子の質量は 4 u で、動きが速く、かなりのエネルギーを持っています。
- ラザフォードの観察は、トムソンの原子モデルに反対しました。
アルファ線散乱実験の観察
- ラザフォードの最初で最も重要な観察は、ほとんどのアルファ粒子がパスに変更を加えずに金シートを通過したことでした。これは、スペースのほとんどが空であることを示しています。
- 2 つ目の観察結果は、金シートがいくつかの粒子を最小限の角度で偏向させたことです。これは、正に帯電した粒子が原子内で不均一に分布し、正電荷が原子のかなり小さい体積に集中していることを示しています。
- アルファ粒子の約 1 ～ 2% が 180 度の範囲まで偏向されました。これは、正に帯電した粒子の体積が総体積よりもはるかに少ないことを意味していました.
ラザフォードの原子構造
ラザフォードの原子構造によると、正に帯電した粒子は原子内で不均一に分布し、正電荷は原子のかなり小さい体積に集中していました。質量の大部分もそのボリュームに含まれていました。彼はこの部分を核と呼びました.
- ラザフォードは、原子核の周りに電子の形で負電荷があることを示唆しました。彼はまた、電子が原子核の周りを非常に高速で回転していることを提案しました。彼はこれらの経路を軌道と呼びました。
- 正に帯電した原子核と負に帯電した電子は、静電引力として知られる引力によって一緒に保持されます。
アルファ線散乱実験の限界
- マクスウェルによれば、原子核の周りを回転する電子は電磁放射を放出するはずです。それでも、ラザフォードの原子構造によると、電子は軌道として知られる固定された経路で原子核の周りを回転します。放射線は運動からエネルギーを運び、回転の収縮を引き起こし、最終的に電子は原子核内で崩壊します。
- マクスウェルとラザフォードの原子構造には大きな違いがあり、後にラザフォードは原子の安定性を説明できませんでした。
- ラザフォードは、彼のモデルで電子の位置を説明することもできませんでした.
結論
ラザフォードのアルファ線散乱実験から、ラザフォードの原子構造に関して次の結論を導くことができます:
- ほとんどのアトムは空のスペースだけで構成されています。
- 原子内部に存在する質量のほとんどは、原子核として知られる中心の小さな領域に集中していました。
- 原子核の周りを回転する電子がたどる経路は、軌道と呼ばれます。
- 正と負に帯電した粒子間の強い静電引力により、原子は安定しています。
