Avainero – Bohr vs Rutherford malli
Atomien ja niiden rakenteen käsitteen esitteli ensimmäisen kerran John Dolton vuonna 1808. Hän selitti kemiallisen yhdistelmän lait pitämällä atomeja näkymättöminä hiukkasina ilman rakennetta. Sitten vuonna 1911 uusiseelantilainen fyysikko Ernest Rutherford ehdotti, että atomit koostuvat kahdesta komponentista: positiivisesti varautuneesta ytimestä atomin keskustassa ja negatiivisesti varautuneista elektroneista atomin ydinosan ulkopuolisessa osassa. Tiettyjä teorioita, kuten Maxwellin esittämää sähkömagneettista teoriaa, ei voitu selittää Rutherfordin mallilla. Tällaisten Rutherfordin mallin rajoitusten vuoksi tanskalainen fyysikko Niels Bohr ehdotti vuonna 1913 uutta mallia, joka perustuu säteilyn kvanttiteoriaan. Bohrin malli hyväksyttiin suurelta osin, ja hän sai työstään Nobel-palkinnon. Vaikka se hyväksyttiin suurelta osin, siinä on silti tiettyjä haittoja ja rajoituksia. Suurin ero Bohr-mallin ja Rutherford-mallin välillä on se, että Rutherford-mallissa elektronit voivat kiertää millä tahansa kiertoradalla ytimen ympärillä, kun taas Bohrin mallissa elektronit voivat kiertää määrätyssä kuoressa.
Mikä on Bohrin malli?
Niels Bohr ehdotti Bohrin mallia vuonna 1922 selittämään atomin rakennetta. Tässä mallissa Bohr mainitsi, että suurin osa atomimassasta sijaitsee keskeisessä ytimessä, joka sisältää protoneja ja elektronit ovat järjestetty määrätyille energiatasoille ja pyörivät ytimen ympärillä. Malli ehdotti myös elektronista konfiguraatiota, joka selittää elektronien sijoittelun pyöreälle kiertoradalle, joka on merkitty K, L, M, N jne. Atomit, joilla on täydellinen elektronikonfiguraatio, eivät ole aktiivisia. Elektronikonfiguraatio määrittää atomin reaktiivisuuden.
Kuva 01: Bohrin malli
Bohrin malli pystyy selittämään vetyatomin spektrin, mutta se ei pysty täysin selittämään monielektroniatomien reaktiivisuutta. Lisäksi se ei selitä Zeeman-ilmiötä, jossa jokainen spektriviiva jakaantuu useammiksi juoviksi ulkoisen magneettikentän läsnäollessa. Tässä mallissa elektronia pidetään vain hiukkasena. Ranskalainen fyysikko de Broglie havaitsi kuitenkin, että elektroneilla on sekä a alto- että hiukkasominaisuuksia. Myöhemmin eräs fyysikko esitti toisen periaatteen, nimeltä Heisenbergin epävarmuusperiaate, joka selittää sen, että pienten liikkuvien hiukkasten, kuten elektronien, tarkkaa sijaintia ja liikemäärää ei voida määrittää samanaikaisesti. Tämän keksinnön myötä Bohrin malli kohtasi vakavan takaiskun.
Mikä on Rutherford-malli?
Vuonna 1911 Ernest Rutherford ehdotti Rutherfordin mallia. Siinä todetaan, että atomi (tilavuus) koostuu pääasiassa avaruudesta ja atomin massa on keskittynyt ytimeen, joka on atomin ydin. Ydin on positiivisesti varautunut ja elektroni kiertää ytimen ympäri. Radoilla ei ole tiettyjä polkuja. Lisäksi, koska atomit ovat neutraaleja, niillä on yhtä suuri positiivinen (ytimessä) ja negatiivinen varaus (elektroneja).
Kuva 02: Rutherford Atom
Rutherfordin malli ei pystynyt selittämään sähkömagneettista teoriaa, atomin stabiilisuutta ja määrällisten viivojen olemassaoloa vetyspektrissä.
Mitä eroa on Bohrin ja Rutherfordin mallilla?
Bohr vs Rutherford Model |
|
| Bohr-mallia ehdotti Niels Bohr vuonna 1922. | Rutherford-mallia ehdotti Ernest Rutherford vuonna 1911. |
| Teoria | |
| Suurin osa atomimassasta on protoneja sisältävässä keskusytimessä, ja elektronit on järjestetty määrättyihin energiatasoihin tai kuoriin. | Suurin osa atomista koostuu tyhjästä tilasta. Atomin keskus sisältää positiivisesti varautuneen ytimen ja sen negatiivisesti varautuneet elektronit ovat läsnä ydintä ympäröivässä tilassa. |
| Elektronien säteilyn emissio | |
| Elektronit lähettävät vain määrätyn taajuuden a altoja. | Elektronit lähettävät kaikentaajuisia a altoja. |
| Elektronipäästöspektri | |
| Elektronipäästöspektri on viivaspektri. | Elektronipäästöspektri on jatkuva spektri. |
Yhteenveto – Bohr vs Rutherford Model
Sekä Bohrin että Rutherfordin mallit ovat planeettamalleja, jotka selittävät atomirakenteen jossain määrin. Näillä malleilla on rajoituksia, eivätkä ne selitä joitain nykyaikaisia fysiikan periaatteita. Nämä mallit edistävät kuitenkin suuresti nykyaikaisia kehittyneitä malleja, jotka selittävät atomirakenteen. Bohrin mallin mukaan suurin osa atomimassasta on protoneja sisältävässä keskusytimessä ja että elektronit ovat järjestäytyneet määrätyille energiatasoille tai kuorille, mikä johtaa elektroniviivaspektriin. Rutherfordin mallin mukaan suurin osa atomista koostuu tyhjästä tilasta ja atomin keskustassa on positiivisesti varautunut ydin, jota ympäröivät negatiivisesti varautuneet elektronit, mikä johtaa jatkuvaan elektronispektriin. Tämä on ero Bohrin ja Rutherfordin mallin välillä.
Lataa PDF-versio Bohr vs Rutherford -mallista
Voit ladata tämän artikkelin PDF-version ja käyttää sitä offline-tarkoituksiin lainaushuomautuksen mukaisesti. Lataa PDF-versio tästä Bohrin ja Rutherfordin mallin ero.
