톰슨의 원자 모형
학습목표
ㅇ 원자 모형과 모형의 변천 원인을 안다.
톰슨의 원자 모형
원자 모형:
수박 속에 수박씨들이 박혀 있듯이 전자들이 원자 속에 띄엄띄엄 박혀 있다.
J. J. Thomson은 원자가 건포도가 박힌 과일케익처럼 양전하를 띤 덩어리에 전자가 박혀 있을 것이라는 원자 모형을 제의하였다. Rutherford의 α입자산란 실험으로 이 모형이 모순임이 밝혀졌다.
톰슨
특징:
원자의 안정성(크기)과 원자 속의 전자의 존재들을 설명할 수 있다.
문제점:
α입자 산란 실험 결과와 맞지 않는다. 톰슨의 모형이 맞는다면 α입자의 산란각이 아주 작고 거의 직진하여야
한다.
러더퍼드의 원자 모형
원자 모형:
원자 번호 Z인 원자는 +Ze의 전하량을 갖는 원자핵 주위를 -e의 전하량을 갖는 Z개의 전자들이 돌고 있다.
Rutherford는 알파입자를 방출하는 물질을 조그만 구멍이 뚫린 납판뒤에 놓아 가느다란 알파 입자선이 만들어지도록 하였다. 알파입자선은 금으로 된 얇은 막에 부딪히게 되어 있으며 투과후 알파입자가 닿으면 가시광선을 방출하는 황화아연으로 된 스크린막에 도달하게 하였다. 전하가 원자 부피의 전체에 걸쳐 균일하게 분포되어 있다는 Thomson 모형을 근거로 하면 알파 입자들은 거의 경로가 휘어지지 않고 막을 통과하리라고 예측된다. 그러나 실험결과 대부분의 알파 입자들의 경로가 크게 휘어지지 않았지만 일부는 매우 큰 각도로 산란되었다. 이 실험에 의하면 금원자내 양전하는 원자의 모든 질량을 갖고 아주 작은 부피에 밀집되어야 한 이를 원자핵이라고 부르게 되었다.
Rutherford의 원자모형은 거의 모든 질량이 집중되어 있는 양전하를 띤 원자핵과 매우 먼 거리에 원자를 전기적 중성으로 만드는 충분한 갯수의 전자가 태양계와 같은 원운동을 한 다는 모형이다.
러더퍼드
특징:
α입자 산란 실험 결과에 바탕을 두었다.
① 원자 질량의 대부분을 차지하고 (+) 전하를 가진 원자핵이 존재한다.
② 원자 내의 공간이 대부분 비어 있다.
러더퍼드의 원자 모형의 문제점
안정성 문제: 전자 궤도의 안정성을 설명할 수 있다.
전자들이 양전하를 띤 원자핵으로 끌려가지 않으려면 전기력이 구심력이 되는 원운동을 해야 역학적으로 안정된 운동을 할 수 있다. 그러나 전자기 이론에 의하면 가속되고 있는 전하는 전자파의 형태로 에너지를 방출한다. 원운동하는 전자는 가속되고 있는 것이므로 연속적으로 에너지를 잃어 수십분의 1초 이내에 원자핵으로 끌려가 모든 물질이 파괴되어야 한다
수소 원자 스펙트럼의 문제: 원자에서 방출되는 빛이 선스펙트럼으로
나타난다는 사실을 설명할 수 있다.
물음 17. 러더퍼드는 그림(가)와 같은 실험 장치를 이용하여 α입자를 얇은 금박에 입사시키는 실험을 하였다. 그결과 그림(나)와 같이 대부분의 입자는 그대로 금박을 투과하지만 7000 ∼ 8000개 가운데 1개 정도는 90°이상의 각도로 산란되었고 드물게는 180°의 각도로 산란되는 것도 있었다. 러더퍼드는 실험 결과를 분석한 결과 톰슨이 제시했던 모형의 문제점을 보완한 새로운 원자 모형을 제시하였다. 다음 중 러더퍼드가 제시한 모형에 대한 설명은?
|
 |
 전자와 원자핵의 발견
보어의 원자 모형 파동과 입자 목록 |
){kind=link}
){kind=link}
){kind=link}