Atoommodel van Rutherford

STUKTUUR VAN HET ATOOM
Atomen bestaan uit een positief geladen atoomkern, waarrond evenveel negatief geladen
elektronen draaien als er positief geladen protonen zijn in de kern. De protonen en neutronen in
de kern van het atoom bevatten vrijwel de volledige massa van het atoom. Ze zijn 1800 maal
zo zwaar als een elektron.
• Atoommodel van Rutherford
Het Atoommodel van Rutherford is een atoommodel opgesteld door en genoemd naar de in
Nieuw-Zeeland geboren natuurkundige Ernest Rutherford (1871 - 1937).
Rond 1911 was vastgesteld dat het atoom bestond uit een aantal subatomaire deeltjes
waaronder protonen (deeltjes met een positieve lading) en elektronen (deeltjes met een
negatieve lading). Het was echter nog niet duidelijk hoe het atoom uit deze deeltjes was
opgebouwd.
Rutherford gebruikte in de jaren 20 van de vorige eeuw radioactieve straling om het atoom te
onderzoeken. Hij richtte een straal van alfa-deeltjes op een dunne goudfolie en stelde vast dat
een groot deel van de alfa-deeltjes de goudfolie ongehinderd kon passeren. Een zeer klein deel
echter werd afgebogen onder een hoek of zelfs volledig teruggekaatst. Rutherford
concludeerde hieruit dat het atoom een kleine, massieve kern moest bevatten.
Op basis van zijn experimenten stelde Rutherford een atoommodel op, waarbij hij het atoom
omschreef als een positief geladen kern van protonen met daaromheen een wolk van
elektronen.
o
Proton
Een proton is een subatomair deeltje met een positieve elektrische lading. Ernest Rutherford
ontdekte het in 1919. De atoomkern (of nucleus) van de meest voorkomende type. Het
waterstof atoom, H, is één enkel proton. De nuclei van andere atomen bevatten zowel
neutronen als protonen. Het aantal protonen van de kern bepaalt de chemische eigenschappen
van dat atoom en welk chemisch element het is.
Bij afspraak noemt men de lading van één proton de eenheid van lading. De lading van van
een elektron is exact gelijk aan die van het proton, maar negatief. In een atoom is het aantal
protonen in de kern vaak gelijk aan het aantal elektronen in de 'schil(len)' er om heen. In deze
situatie heffen de positieve ladingen van de protonen en de negatieve ladingen van de
elektronen elkaar naar buiten op. Het atoom is dan van buiten af gezien elektrisch neutraal.
Een proton heeft een rustmassa van 1.6726231 x 10-27 kg. Daarmee is het ongeveer 1800 keer
zwaarder dan een elektron. Het proton bezit een positieve elementaire lading van +1.
Nu worden protonen geclassificeerd als baryonen en bestaan op hun beurt weer uit twee 'up'
quarks en een 'down' quark. Deze quarks worden bij elkaar gehouden door gluonen, de
dragers van de sterke kernkracht.
o
Kenmerken van het elektron
Het elektron heeft een negatieve lading gelijk aan de eenheidslading, -1.6×10-19 Coulomb. Het
heeft dus een elementaire lading van –1.
Nu vermoedt men dat het elektron een subatomair elementair deeltje is, dat wil zeggen dat het
niet verder kan worden opgesplitst in andere deeltjes. Het elektron heeft spin 1/2, en is dus een
fermion, zoals het proton, het neutron en het positron. Het antideeltje van het elektron heet
positron.
De rustmassa van het elektron is 9.11×10-31 kg, wat 1/1836 ste is van de massa van een
proton en overeenkomt met een rustenergie van 511,007 keV.
Het elektron bepaalt het chemisch gedrag van het atoom.
o
Classificatie van het elektron: lepton en eerste generatie
Het elektron behoort tot de klasse der leptonen. (er zijn zes leptonen)
Naam
Elektron
Elektronneutrino
Muon
Muonneutrino
Tauon
Tauonneutrino
Symbool
eνe
µ
νµ
τ
νt
Lading
-1
0
-1
0
-1
0
Massa (GeV)
0,000511
~0
0,1056
~0
1,777
~0
Het elektron behoort tot de eerste generatie of familie, dat wil zeggen ze behoren tot de
zichtbare familie. De deeltjes uit de tweede en derde generatie zijn onstabiel maar om daar
meer over te vernemen moet je meer te weten komen over het standaardmodel. In het
standaardmodel wordt gezocht naar de werkelijke bouwstenen van de materie. ( zie Fysica 6
ASO)