Rutherford werd geboren in de buurt van het plaatsje Nelson in Nieuw-Zeeland. Zijn vader was een simpele boer. Rutherford kreeg een graad in de wiskunde en natuurwetenschap van de universiteit van Nieuw-Zeeland voordat hij een studiebeurs kreeg om te gaan werken bij het Cavendish laboratorium in Cambridge met JJ Thomson.
Wat heeft Rutherford gedaan?
Rutherford bestudeerde radioactieve atomen en merkte dat ze niet stabiel waren. Tegen die tijd begreep men al veel over straling. Hij liet zijn assistenten positief geladen straling op atomen in een gouden folie schieten en kijken waar het stralingsdeeltje heen ging. Dit konden ze doen omdat de plaat waar het deeltje op viel een klein beetje opgloeit, ze deden het onderzoek dus in het donker. De gloed liet zien dat de meeste deeltjes gewoon door het atoom heen gingen, sommigen werden een klein beetje afgebogen. Toen de assistenten teruggingen naar Rutherford om hem het saaie nieuws te vertellen zei hij “Plaats de platen dan maar eens aan de andere kant.” De assistenten zagen dat sommige deeltjes terug richting de bron werden gereflecteerd. Ze omschreven het: “Alsof je met een kanon op een zakdoekje schiet en de kogel terug wordt gekaatst”. Na veel berekeningen concludeerde Rutherford dat de straling alleen teruggekaatst kon worden als atomen een kleine, maar sterk positief geladen centrum hadden. Hij noemde dit de kern. Als het atoom 100 meter was, dan zou de kern volgens hem de grootte van een erwt hebben.
Rutherfords atoommodel
Het atoom bestaat voor het grootste deel uit lege ruimte.
De massa van een atoom zit geconcentreerd in de kern, dat heel klein is en in het centrum van het atoom zit.
De kern is positief geladen.
Elektronen bewegen rond de kern als planeten rond hun zon.
Het atoom is neutraal, omdat het evenveel positieve lading in de kern heeft als de negatieve lading aan elektronen.
Opdrachten
17. Teken een atoom helium volgens Rutherford’s model.
18. Leg uit hoe Rutherford tot de conclusie kwam dat het grootste deel van het atoom uit niets bestond.
19. Wat is het belangrijkste verschil tussen het atoommodel van Rutherford en het model van Thomson?
20. Rechts staan twee schematische afbeeldingen van het goudfolie-experiment, een bron van positieve deeltjes (onder) vuurt deze deeltjes af op een stukje goud (midden) en de deeltjes zullen daarna naar het cirkelvormige detectorscherm gaan.
a. In de eerste afbeelding: teken wat Rutherford verwachtte te zien aan de hand van het model van Thomson. (Je mag zelf bepalen of Rutherford dacht dat de deeltjes door de “soep” heen konden)
b. In de tweede afbeelding: teken wat Rutherford daadwerkelijk zag.
Voor de meeste opgaven in dit boekje is dit model van Rutherford voldoende. Een positief geladen kern met de negatieve elektronen in een baan daaromheen. We gaan het straks nog wel even hebben over schillen (en jullie hebben dat nodig om een stukje CSI te begrijpen), maar daarna hoef je je niet meer druk te maken over die schillen.
Na het NT en NG-deel gaan we verder met het hoofdstuk “het huidige model van het atoom” en daarvoor moet je wel weten dat de kern bestaat uit twee soorten deeltje: positief geladen protonen en neutrale neutronen.