تاریخچه شیمی: آزمایش فویل طلایی رادرفورد

در این مقاله، تاریخچه آزمایش فویل طلای رادرفورد و وقایعی که منجر به کشف هسته اتم شد را خواهید آموخت. اگر از این مقاله لذت می برید، سایر مقالات تاریخچه شیمی ما را در لینک زیر بررسی کنید!

ارنست رادرفورد که بود؟

ارنست رادرفورد به عنوان پدر فیزیک هسته ای شناخته می شود. رادرفورد در 30 اوت 1871 در برایت واتر نیوزلند متولد شد و چهارمین فرزند از دوازده فرزند بود. پدرش کشاورز و مادرش معلم مدرسه بود. رادرفورد از همان دوران کودکی اهمیت کار سخت و قدرت آموزش را درک کرد. در مدرسه، او بسیار عالی بود و در سن پانزده سالگی برنده بورس تحصیلی برای تحصیل در مدرسه کالج نلسون شد. سپس در سن 19 سالگی برای تحصیل در کالج کانتربری در کرایست چرچ موفق به دریافت بورسیه تحصیلی دیگر شد. چند سال بعد او بورسیه دیگری به نام بورسیه علوم نمایشگاهی گرفت و نیوزلند را ترک کرد تا در کالج ترینیتی در کمبریج انگلستان تحصیل کند. زمانی که آنجا بود، او در آزمایشگاه کاوندیش زیر نظر مشاورش تحقیقاتی انجام داد جی جی تامسون.

رادرفورد در طول مدت حضورش در آزمایشگاه کاوندیش، با مشکلاتی از سوی همسالان خود مواجه شد. از آنجایی که او اهل نیوزلند بود، اغلب توسط دانش‌آموزان طرد می‌شد. در نهایت از این موضوع به عنوان انگیزه ای برای موفقیت استفاده کرد. کاری که او با تحقیقاتش در مورد گازها و رادیواکتیویته به اکتشافات بزرگ زیادی دست یافت. اینها شامل کشف انواع مختلف تابش، تاریخ گذاری رادیومتری و هسته اتم بود.

آزمایش فویل طلای رادرفورد

آزمایش

رادرفورد در حین کار به عنوان کرسی در دانشگاه منچستر، آزمایش ورق طلا را در کنار هانس گایگر و ارنست مارسدن انجام داد. در این آزمایش، آن‌ها ذرات آلفا را که رادرفورد سال‌ها قبل کشف کرده بود، مستقیماً به یک تکه ورق طلای نازک شلیک کردند. همانطور که ذرات آلفا از آن عبور می کردند، به صفحه فسفری که فویل را می پوشاند برخورد می کردند. وقتی ذرات با صفحه تماس پیدا می کنند، فلاش می آید.

مشاهدات

رادرفورد با ورود به آزمایش، پیش فرض هایی را برای آزمایش بر اساس نظر جی جی تامسون ایجاد کرده بود. مدل پودینگ آلو. او پیش‌بینی کرد که ذرات آلفا به راحتی از فویل عبور می‌کنند. برخی از ذرات توانستند مستقیماً از فویل عبور کنند، اما برخی از مسیر یا به عقب برگشتند یا منحرف شدند. رادرفورد متوجه شد که این یک مشاهده هیجان‌انگیز است و آن را با شلیک گلوله به تکه‌ای از بافت و بازگشت آن به عقب مقایسه کرد.

از این مشاهده، دو استنباط انجام شد. اولاً، او نتیجه گرفت که بیشتر اتم از فضای خالی تشکیل شده است. ثانیاً، او نتیجه گرفت که باید چیزی کوچک، متراکم و مثبت در داخل اتم وجود داشته باشد تا ذرات آلفای دارای بار مثبت را دفع کند. این تبدیل به هسته شد که در لاتین به معنای دانه درون میوه است.

مدل هسته ای

آزمایش ورق طلا مدل پودینگ آلو جی جی تامسون را رد کرد، که این فرضیه را داشت که اتم دارای بار مثبت با الکترون‌های تعبیه‌شده در داخل است. بنابراین جای خود را به مدل هسته ای داد. در این مدل، رادرفورد این نظریه را مطرح کرد که ساختار اتمی مشابه منظومه شمسی است. جایی که هسته در این وسط قرار داشت و با فضای خالی با الکترون های در حال چرخش احاطه شده بود.