MODELE ATOMICE

Fiind cunoscut faptul ca in atom sunt sarcini electrice s-a incercat formularea unui model de atom avand in vedere faptul ca atomul trebuie sa fie neutru din punct de vedere electric.

Primul model atomic a fost elaborat de catre W. Thomson si a fost dezvolatat de catre J.J. Thomson. Este modelul care presupune ca atomul este format dintr-o sfera egala cu raza atomului , iar electronii care sunt distribuiti in aceeasi sfera au posibilitatea de a se de plasa astfel incat atomul este neutru din punct de vedere electric.

Presupunem ca in atomul de Hidrogen electronul se afla la distanta r de centrul sferei de raza R atunci asupra electronului actioneaza forta de atractie columbiana din partea sarcinii pozitive.

220

~

44 r

e

r

eeF

30

2

3 434 R

e

R

e

Electronul reprezinta un oscilator armonic a carui oscilatie este insotita de emisie de unde electromagnetice cu

unde m este masa electronului. Un astfel de model ar duce la concluzia ca electronul emite radiatii cu frecventa fundamentala si cu armoniale exprimate I ,II ,III etc. υo , υ2 = 2 υo, υ3 = 3 υo,........etc ceea ce nu s-a confirmat experimental.

m

l

2

1

MODELUL RUTHERFORD

Prin experiente de infatisare a particulelor incarcate pe foite subtiri de metal , Rutherford a urmarit sa verifice diferitele de modele atomice propuse. Aceste experiente au demonstrat ca sarcina pozitiva nu este distribuita uniform in atom , ci este concentrata intr-un volum de raza mai mica ca 10-10 m in nucelu.

Dispozitivul experimental prezentat schematic mai sus : particulele alfa emise de o sursa de plutoniu cu energia 5MeV trec printr-o foita de aur foarte subtire

. particulele alfa sunt nuclee de He cu sarcina pozitiva 2e

. masa particulei alfa este de alfa 4a. La trecerea prin foita de aur a particulelor alfa sunt deviate de la directia initiala .

Numarul particulelor deviate la diferite unghiuri sunt inregistrate cu ajutorul detectorului.

Deoarece masa particulei alfa este foarte mare acestea nu pot fi deviate vizibil din drumul lor decat prin ciocnire cu alte particule cu masa mare , deci nucleele, electronii având masa foarte mica fata de cea a particulelor alfa nu le pot devia. Particulele alfa sunt respinse prin forte electrostatice de particulele din nucleu.

Vom numi parametrul de ciocnire „b” distanta fata de centrele de imprastiere , la care trece particula daca nu ar fi deviata de la directia initiala. Pentru o sarcina punctiforma cu cat parametrul de ciocnire este mai mic cu atat forta de respingere electrostatica este mai mare si deci unghiul de imprastiere al particulelor alfa este mai mare.

In experientele de imprastiere apar si particule deviate la unghiuri mari . Aceste deviatii nu pot fi explicate decat daca admitem ca raza domeniului in care este distribuita sarcina este mult mai mica decat raza atomului.

Rutherford a considerat sarcina nucleului punctiforma si a calculat probabilitatea de imprastiere a particulelor alfa la fiecare unghi.Rezultatele experimentale s-au aflat in concordanta satisfacatoare cu calculele. Putem afla distanata minima la care s-a apropiat

ze – sarcina particulei alfa; Ze - sarcina nucleului , M - masa particulai alfa.

z = 2 ; Z = 79(Au) rezulta rminim = 4,55 * 10-

14m.

min0

2

42 r

zeZemv

MeVmv

52

2

Pana la aceasta distanta nu se observa abateri sensibile de la calculele teoretice , dovedeste ca dimensiunile modelului sunt mai mici decat 10-14m.

Experimentele lui Rutherford au confirmat modelul atomului planetar in care sarcina pozitiva a atomului este concentrata intr-un nucleu cu raza de aproximativ 10-14m si electronii se rotesc in jurul acestuia pe orbite cu raze de aproape 10-10m.

 

MODELUL PLANETAR AL ATOMULUI

In cazul modelului planetar al atomului cel mai simplu sistem atomic si anume hidrogenul este format dintr-un nucleu cu masa mare si cu sarcina +e si un electron cu sarcina –e. Nucleul exercita asupra electronului o forta electrostatica de atractie. Lucrul mecanic efectuat pentru deplasarea electronuli intre 2 punti rA si r este dat de relatia :

Aor

e

r

eL

44

2

0

2

Energia potentiala a sistemului energia cinetica a sistemului electron- nucleu

in functie de coditiile initiale electronul

poate sa se miste pe traiectorii deschise sau inchise.

r

erU

0

2

4

2

20VmEcin

Traiectoria deschisa este o hiperbola in orice punct de pe traiectorie , energia cinetica a electronului este mai mare decat valoarea absoluta a energiei potentiale de atractie.

Traiectoria inchisa - energia cinetica a sistemului este mai mica decat energia potentiala in valoare absoluta.

Bibliografie Conf. Dr. fizica Nicolae Mosecscu , lector

dr. fizica Andreia Popescu - „Fizica generala” vol II partea a-II-a editura facultatii de Litere si Ştiinte Ploiesti 1997

Realizat de eleva:

PETRESCU ANA-ALEXANDRA

CLASA A XII-A I3