في هذا المقال، سنقدم إجابة على سؤال يقارن بين نموذجي تومسون ورذرفورد في تركيب الذرة؛ حيث يعد العلماء في مجال الكيمياء من بين الذين درسوا الذرة وشرحوا تكوينها بدقة ووضوح، وقدم كل منهم نموذجًا يوضح تركيب الذرة بالتفصيل، ومن بين تلك النماذج بعضها تم قبوله وبعضها الآخر تم رفضه بعد اكتشاف خطأ فيه، وستقدم موسوعتنا في السطور التالية نظرة على نموذجين من أشهر النماذج التي تناولت تفاصيل تركيب الذرة وهما نموذج طومسون ونموذج رذرفورد.
قارن بين نموذج طومسون ونموذج رذرفورد
قبل شرح النموذجين، يجب الإشارة إلى أن الذرة هي عدة إلكترونات تحيط بالبروتينات والنيوترونات، وهما المكونان الأساسيان للذرة. وقد قدم العالمان تومسون ورذرفورد نموذجين للذرة، وسنشرحهما فيما يلي:
نموذج طومسون
يعود هذا المثال إلى العالم جوزيف جون طومسون الذي قدم نظرية البودينج، حيث شرح مكونات الذرة بأنها تتكون من مجموعة من الشحنات الموجبة المحيطة بالإلكترونات المكونة للذرة. ظهرت هذه النظرية قبل اكتشاف البروتونات والنيترونات، وافترض طومسون أن الذرة في تكوينها تشبه نواة ثمرة البرقوق، وأنه يجب وجود شحنة موجبة في الذرة لتحييد الإلكترونات السالبة وتحقيق الحيادية الذرية.
كان من أهم عيوب هذا النموذج أنه لم يقدِّم أي معلوماتٍ دقيقةٍ حول المدارات والنواة الذريَّة والنيترونات والبروتونات.
لكن جاء العالم رذرفورد وأثبت خطأ تلك النظرية، عندما اكتشف الذرة ومكوناتها الحقيقية عن طريق تجربته الشهيرة برقائق الذهب.
نموذج رذرفورد
قدم العالم إرنست رذرفورد هذا النموذج، حيث في عام 1909 اكتفى رذرفورد بتكليف مساعده هانز جايجر إنست ماريسدن لأجراء تجربة رقائق الذهب في جامعة مانشستر، والتي تم استنتاج النتائج منها في الدراسات التي قدمها رذرفورد لاحقًا.
في عام 1911، قدم رذرفورد نموذجًا لتكوين الذرة يشرح فيه وجود النواة، والتي تتمثل في شحنة صغيرة قوية تقع في مركز الذرة وتشكل كتلتها، وقد أثبت هذا النموذج خطأ نظرية طومسون التي قدمها سابقًا في نموذجه.
لإثبات خطأ طومسون، استخدم رذرفورد العنصر المشع ورصد الجسيمات المنبعثة منه والتي انتقلت عبر رقائق الذهب وانعكست بعضها، وأكد أن نموذج طومسون إذا كان صحيحاً، فإن الجسيمات تمر بشكل مباشر عبر رقائق الذهب دون انعكاس.
قال رذرفورد في نظريته إن المكون الأساسي للذرة هو شحنة مركزية تحيط بها إلكترونات، وتتمركز في مكان صغير بمركز الذرة وتتميز بشحنتها العالية. ثم مرر جسيم ألفا ذو سرعة عالية على ذرة موجبة الشحنات المحيطة بشحنة سالبة وقطرها 10−10 متر، ويريد معرفة نصف قطر الشحنة الخارجية لرقائق الذهب، وافترض أنها يجب أن تزيد عن 3.4 × 10−14 متر، ونتج عن ذلك أن شحنة المركز الذي مر به الجسيم أقل من 1/3000 من قطر الذرة.
من خلال هذه النظرية، أثبت رذرفورد أن جسيمات ألفا لا تتأثر بالمدار الذري، وأن النواة، التي تُعد المكون الأساسي للذرة، هي عبارة عن شحنة موجبة مركزة في جزء صغير من الذرة يتوافق مع الكتلة الذرية والشحنة. كما أثبت أن جسيمات ألفا ذات السرعة العالية لا تؤثر على الكتل الثقيلة للذرات والمرتكزة في الشحنة المركزية.
ساهم هذا النموذج في تحديد مكونات الذرة بدقة، وبناءً عليه تم الوصول إلى العديد من الاكتشافات، مثل وجود الإلكترونات والأشعة السينية. ومن خلال تشتت الإلكترونات عند مرورها خلال الذرة، تم اكتشاف وجود تشتت في بعض الأشعة السينية، مما يؤدي إلى انخفاض كثافتها.
