แบบจำลองอะตอมของรัทเทอร์ฟอร์ด

แบบจำลองอะตอมของรัทเทอร์ฟอร์ด

ในปี ค.ศ.1909 รัทเทอร์ฟอร์ด ได้ทำการทดลองร่วมกับฮันส์ไกเกอร์และเออร์เนสต์ มาร์เดน เพื่อศึกษาว่าถ้ายิงอนุภาคแอลฟาที่เกิดจากการสลายตัวของสารกัมมันตรังสีและอนุภาคที่มีประจุบวกไปยังแผ่นทองคำบาง ๆ จะได้ผลอย่างไร โดยก่อนการทดลองรัทเทอร์ฟอร์ดได้ใช้แบบจำลองอะตอมของทอมสันคาดคะเนผลการทดลองคืออะตอมของแผ่นทองคำมีโปรตอนกระจายอยู่ทั่วไปในอะตอม ดังนั้นเมื่อยิงอนุภาคแอลฟาเข้าใกล้กับโปรตอนของแผ่นทองคำซึ่งมีประจุบวกเหมือนกันจะผลักกันการเคลื่อนที่ ของอนุภาคแอลฟาน่าจะเบนไปจากแนวเดิมเป็นส่วนมาก มีส่วนน้อยที่เคลื่อนที่เป็นเส้นตรง แต่ไม่มีอนุภาคแอลฟาสะท้อน กลับมา

ภาพการทดลองเป็นดังนี้

ผลการทดลอง สรุปได้ดังนี้

-         จุด X เป็นจุดที่อนุภาคแอลฟาผ่านไปยังฉากในแนวเส้นตรง แสดงว่า  ภายในอะตอมน่าจะมีพื้นที่ว่างเป็นจำนวนมาก เพราะ อนุภาคแอลฟาส่วนใหญ่ทะลุผ่านแผนทองคำเป็นแนวเส้นตรง

 

-        จุด Y อนุภาคแอลฟาเบี่ยงเบนเล็กน้อย แสดงว่าภายในอะตอมควรมีอนุภาคบางอย่างรวมกันเป็นกลุ่มก้อนขนาดเล็ก มีมวลมากพอที่ทำให้อนุภาคแอลฟาวิ่งไปเฉียดแล้วเบี่ยงเบน

 

-        จุด Z อนุภาคแอลฟาสะท้อนกลับ แสดงว่าในอะตอมจะมีอนุภาคบางอย่างที่เป็นกลุ่มก้อน มีทวลมากพอที่ทำให้อนุภาคแอลฟาสะท้อนกลับ

สรุปผลการทดลอง
          – ส่วนใหญ่จะเดินทางเป็นเส้นตรง แสดงได้ว่าภายในอะตอมจะต้องมีที่ว่างมากมาย
          – ส่วนน้อยจะมีการเบี่ยงเบนทิศทาง แสดงว่าภายในต้องมีอนุภาคที่เป็นบวกอยู่แต่มีขนาดเล็กนิดเดียว
          – นาน ๆ ครั้งจะมีการสะท้อนกลับอย่างแรง แสดงว่าต้องมีอนุภาคที่มีมวลมากแต่มีขนาดเล็กรวมกันเป็นกลุ่มอยู่ภายในอะตอม

อนุภาคมูลฐานของอะตอม

อนุภาคในอะตอม
     ในปัจจุบันพบว่าในอะตอมประกอบด้วยอนุภาคเล็ก ๆ มากกว่า 30 ชนิด และแบ่งออกเป็น 2 ประเภท ดังนี้
1. อนุภาคที่ไม่เสถียร (unstable particles) เป็นอนุภาคที่ไม่อยู่ตัว สลายตัวได้ง่าย อนุภาคเหล่านี้เกิดจากการยิงนิวเคลียสของอะตอมด้วยอนุภาคชนิดต่าง ๆ ตัวอย่างอนุภาคที่ไม่เสถียรได้แก่ positron , antiproton , neutrino เป็นต้น

2. อนุภาคที่เสถียร (stable particles) เป็นอนุภาคที่อยู่ตัว ไม่สลายตัว มี 3 ชนิดคือ โปรตอน นิวตรอน และอิเล็กตรอน เรียกอนุภาคทั้งสามว่า  อนุภาคมูลฐานของอะตอม”

อนุภาค	สัญลักษณ์	ประจุไฟฟ้า (C)	ชนิดประจุไฟฟ้า	มวล (กรัม)
อิเล็กตรอน	e	1.602 x 10–19	-1	9.109 x 10–28
โปรตอน	p	1.602 x 10–19	+1	1.673 x 10–24
นิวตรอน	n	0	0	1.675 x 10–24

 เลขอะตอม เลขมวล และสัญลักษณ์นิวเคลียร์

1. เลขอะตอม (Atomic number)

เป็นค่าเฉพาะสำหรับธาตุหนึ่ง ๆ ธาตุแต่ละชนิดมีเลขอะตอมไม่ซ้ำกัน ดังนั้นเลขอะตอมจึงบอกชนิดของธาตุได้

2. เลขมวล (Mass number)

คือตัวเลขที่แสดงผลรวมของจำนวนโปรตอนและจำนวนนิวตรอน มีสัญลักษณ์ A เลขมวลจะมีค่าใกล้เคียงกับมวลอะตอม (Atomic mass) แต่เลขมวลเป็นเลขจำนวนเต็มเสมอ ส่วนมวลอะตอมอาจเป็นจำนวนเต็มหรือทศนิยมก็ได้ และเลขมวลไม่เป็นค่าเฉพาะสำหรับธาตุ ธาตุต่างชนิดกันอาจมีเลขมวลเท่ากันได้
                                           เลขมวล = จำนวนโปรตอน  +  จำนวนนิวตรอน

3. สัญลักษณ์นิวเคลียร์ (nuclear symbol)

เป็นสัญลักษณ์ที่แสดงให้ทราบว่าอะตอมของธาตุ 1 อะตอมประกอบด้วยอนุภาคมูลฐานอย่างละกี่อนุภาค

ไอโซโทป ไอโซโทน และไอโซบาร์

ไอโซโทป (Isotope) 

หมายถึงอะตอมของธาตุชนิดเดียวกัน  แต่มีเลขมวลต่างกัน

ไอโซโทน (Isotone)

หมายถึงอะตอมของธาตุต่างชนิดกัน  มีเลขอะตอมและเลขมวลต่างกัน  แต่มีจำนวนนิวตรอนเท่ากัน 

ไอโซบาร์ (Isobar)

หมายถึงอะตอมของธาตุต่างชนิดกัน  แต่มีเลขมวลเท่ากัน

ชนิด	เลขอะตอม	เลขมวล	จำนวนนิวตรอน	จำนวนโปรตอน	ชนิดของธาตุ
ไอโซโทป	เท่ากัน	ต่างกัน	ต่างกัน	เท่ากัน	ชนิดเดียวกัน
ไอโซโทน	ต่างกัน	ต่างกัน	เท่ากัน	ต่างกัน	ต่างชนิดกัน
ไอโซบาร์	ต่างกัน	เท่ากัน	ต่างกัน	ต่างกัน	ต่างชนิดกัน