แบบจำลองอะตอมรัทเทอร์ฟอร์ด

แบบจำลองอะตอมของรัทเทอร์ฟอร์ด
               เออร์เนสท์ รัทเทอร์ฟอร์ด ( Ernest Rutherford 1871 – 1937 : New Zealand )
หลังจากนักวิทยาศาสตร์ชาวฝรั่งเศส ชื่อ เบเคอเรล ได้พบสารกัมมันตรังสี และเรินต์เกน ค้นพบรังสีเอ็กซ์ (X-ray)รัทเทอร์ฟอร์ดได้ทำการศึกษาธรรมชาติของรังสีที่เกิดจากสารกัมมันตรังสีที่เกิดจากการสลายตัวของสารกัมมันตรังสีมีอยู่ 3 ชนิด คือ รังสีแอลฟา (a) รังสีเบตา (b) รังสีแกมมา (g )
1. รังสีแอลฟาหรืออนุภาคแอลฟา ประกอบด้วยอนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าบวก (+2) เป็นนิวเคลียสของอะตอมของธาตุฮีเลียม คือประกอบด้วยโปรตอน 2 ตัวและนิวตรอน 2 ตัว มีอำนาจผ่านทะลุวัตถุได้น้อยมาก ถูกกั้นด้วยกระดาษเพียงแผ่นเดียวหรือสองแผ่น
2. รังสีเบตาหรืออนุภาคเบตา ประกอบด้วยอิเลคตรอนที่มีพลังงานสูง มีอำนาจการผ่านทะลุสูงกว่ารังสีแอลฟา ถูกกั้นด้วยแผ่นโลหะบางๆ
3. รังสีแกมมา แสดงสมบัติเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความยาวคลื่นสั้นมาก คล้ายรังสีเอ็กซ์ รังสีแกมมาไม่มีมวล ไม่มีประจุ มีอำนาจผ่านทะลุสูงมาก ถูกกั้นโดยแผ่นตะกั่วหนา

ลอร์ด เออร์เนสท์ รัทเทอร์ฟอร์ด (Lord Ernest Rutherford) นักวิทยาศาสตร์ชาวนิวซีแลนด์ ทดลองใช้อนุภาคแอลฟายิงไปยังแผ่นโลหะทองคำบางๆ และใช้ฉากเรืองแสงซึ่งฉาบด้วยซิงค์ซัลไฟด์เป็นฉากรับอนุภาคแอลฟาเพื่อตรวจสอบว่าอนุภาคแอลฟาวิ่งไปในทิศทางใดบ้าง จากการทดลองพบว่า อนุภาคแอลฟาส่วนใหญ่เดินทางเป็นเส้นตรงผ่านทะลุแผ่นทองคำไปได้ มีบางอนุภาคที่เฉออกจากเส้นทางเดิม และบางอนุภาคซึ่งน้อยมากสะท้อนกลับจากเส้นทางเดิมเมื่อกระทบแผ่นทองคำ ทราบได้เพราะอนุภาคแอลฟากระทบฉากเรืองแสง

จากผลการทดลงของรัทเทอร์ฟอร์ด ไม่สามารถใช้แบบจำลองอะตอมของทอมสันอธิบายได้ เพราะตามแบบจำลองของทอมสัน ในอะตอมของทองคำมีโปรตอนและอิเลคตรอนกระจายอยู่ทั่วทั้งอะตอม ดังนั้นถ้าแบบจำลองอะตอมของทอมสันถูกต้อง เมื่อยิงอนุภาคแอลฟาซึ่งมีประจุเป็นบวกเข้าไปในอะตอมของทองคำ อนุภาคแอลฟาจะผลักกับโปรตอนซึ่งมีประจุบวกเหมือนกันและควรจะเบนจากเส้นตรงเพียงเล็กน้อย แต่จากการทดลองพบว่า อนุภาคแอลฟาส่วนใหญ่วิ่งผ่านไปได้เป็นแนวเส้นตรง มีอนุภาคบางส่วนสะท้อนกลับ ซึ่งทำให้เกิดความคิดเห็นไม่สอดคล้องกับของทอมสัน รัทเทอร์ฟอร์ดจึงอธิบายผลการทดลองว่า
1. การที่อนุภาคแอลฟาส่วนใหญ่วิ่งผ่านแผ่นทองคำไปเป็นแนวเส้นตรงแสดงว่า อะตอมไม่ใช่ของแข็งทึบตัน แต่ภายในอะตอมมีที่ว่างมาก
2. อนุภาคแอลฟาบางอนุภาคที่หักเหออกจากทางเดิมเพราะภายในอะตอมมีอนุภาคที่มีมวลมากและมีประจุไฟฟ้าบวกสูงและมีขนาดเล็ก ดังนั้นเมื่ออนุภาคแอลฟาเข้าใกล้อนุภาคนี้จะถูกผลักให้เบนออกจากทางเดิม หรือเมื่ออนุภาคแอลฟาเข้ามากระทบอย่างจังก็จะสะท้อนกลับ
ดังนั้นเพื่ออธิบายผลการทดลอง รัทเทอร์ฟอร์ดจึงได้เสนอแบบจำลองอะตอมขึ้นมาใหม่ดังนี้ “อะตอมประกอบด้วยโปรตอนรวมกันกันเป็นนิวเคลียสอยู่ตรงกลาง นิวเคลียสมีขนาดเล็กมากแต่มีมวลมากและมีประจุบวก ส่วนอิเลค ตรอนซึ่งมีประจุลบและมีมวลน้อยมากวิ่งอยู่รอบๆนิวเคลียสเป็นบริเวณกว้าง”

การค้นพบนิวตรอน

เจมส์ แชดวิก (James Chadwick) นักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษได้เสนออนุภาคที่เป็นกลางทางไฟฟ้านั้นเรียกว่า นิวตรอน มีมวลใกล้เคียงกับมวลของโปรตอน
จากการค้นพบนิวตรอน ทำให้เราทราบว่าอะตอมประกอบด้วยอนุภาคมูลฐาน 3 ชนิด คือ โปรตอน อิเลคตรอน และนิวตรอน ทำให้แบบจำลองอะตอมเปลี่ยนไปดังนี้
“อะตอมมีลักษณะทรงกลมประกอบด้วยโปรตอนและนิวตรอนรวมตัวกันเป็นนิวเคลียสอยู่ตรงกลาง และมี อิเลค ตรอนซึ่งมีจำนวนเท่ากับโปรตอนวิ่งอยู่รอบๆนิวเคลียส”

เลขมวล เลขอะตอม ไอโซโทป ไอโซบาร์ และไอโซโทน
เลขอะตอม
(Atomic number) หมายถึงจำนวนโปรตอนที่อยู่ภายในนิวเคลียส แต่เนื่องจากในอะตอมที่เป็นกลางจำนวนโปรตอนเท่ากับจำนวนอิเลคตรอน ดังนั้นเลขอะตอมอาจหมายถึงจำนวนอิเลคตรอนก็ได้ ใช้สัญลักษณ์ Z แทน เลขอะตอมมีค่าเป็นเลขจำนวนเต็มเสมอ
เลขมวล (Mass number) หมายถึงผลบวกของจำนวนโปรตอนกับนิวตรอนภายในนิวเคลียส ใช้สัญลักษณ์ Aแทน
ไอโซโทป (Isotope) หมายถึงอะตอมของธาตุชนิดเดียวกันมีเลขอะตอมเท่ากัน แต่มีเลขมวลต่างกัน
ไอโซบาร์ (Isobar) หมายถึง อะตอมของธาตุต่างชนิดกันที่มีเลขมวลเท่ากัน แต่มีเลขอะตอมไม่เท่ากัน
ไอโซโทน (Isotone) หมายถึง อะตอมของธาตุต่างชนิดกันแต่มีจำนวนนิวตรอนเท่ากัน

 

Advertisements

ใส่ความเห็น

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out /  เปลี่ยนแปลง )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out /  เปลี่ยนแปลง )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out /  เปลี่ยนแปลง )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out /  เปลี่ยนแปลง )

w

Connecting to %s