הבדל מפתח - דגם בוהר נגד רתרפורד
המושג של אטומים והמבנה שלהם הוצג לראשונה על ידי ג'ון דולטון בשנת 1808. הוא הסביר את חוקי השילוב הכימי על ידי התחשבות באטומים כחלקיקים בלתי נראים ללא מבנה. ואז בשנת 1911, הפיזיקאי הניו זילנדי ארנסט רתרפורד הציע שאטומים מורכבים משני מרכיבים: גרעין בעל מטען חיובי במרכז האטום ואלקטרונים בעלי מטען שלילי בחלק החוץ-גרעיני של האטום. לא ניתן היה להסביר תיאוריות מסוימות כמו התיאוריה האלקטרומגנטית שהציג מקסוול עם המודל של רתרפורד. בגלל מגבלות כאלה במודל של רתרפורד, הפיזיקאי הדני נילס בוהר הציע מודל חדש ב-1913 המבוסס על תורת הקוונטים של הקרנות.הדגם של בוהר התקבל ברובו והוא זכה בפרס נובל על עבודתו. למרות שזה התקבל ברובו, הוא עדיין טומן בחובו חסרונות ומגבלות מסוימים. ההבדל העיקרי בין מודל Bohr למודל Rutherford הוא שבמודל Rutherford, אלקטרונים יכולים להסתובב בכל מסלול סביב הגרעין, בעוד שבמודל Bohr, אלקטרונים יכולים להסתובב במעטפת מוגדרת.
מהו דגם בוהר?
המודל של בוהר הוצע על ידי נילס בוהר ב-1922 כדי להסביר את מבנה האטום. במודל זה, בוהר הזכיר כי רוב המסה האטומית נמצאת בגרעין המרכזי המכיל פרוטונים ואלקטרונים מסודרים ברמות אנרגיה מוגדרות ומסתובבים סביב הגרעין. המודל הציע גם תצורה אלקטרונית, אשר מסבירה את סידור האלקטרונים במסלולים מעגליים המיועדים כ-K, L, M, N וכו'. אטומים עם תצורות אלקטרונים שלמות אינם פעילים. תצורת האלקטרונים קובעת את התגובתיות של האטום.
איור 01: Bohr Model
המודל של בוהר מסוגל להסביר את הספקטרום של אטום המימן, אבל הוא לא יכול להסביר באופן מלא את התגובתיות של אטומים רב-אלקטרונים. יתרה מכך, זה לא מסביר את אפקט זימן, שבו כל קו ספקטרלי מתפצל ליותר קווים בנוכחות שדה מגנטי חיצוני. במודל זה, אלקטרון נחשב רק כחלקיק. עם זאת, פיזיקאי צרפתי, דה ברולי, גילה שלאלקטרונים יש גם תכונות גל וגם חלקיקים. מאוחר יותר, פיזיקאי הציג עיקרון נוסף בשם עקרון אי הוודאות של הייזנברג, המסביר את חוסר האפשרות של קביעה בו-זמנית של מיקום ותנע מדויקים של חלקיקים קטנים נעים כגון אלקטרונים. עם המצאה זו, הדגם של בוהר עמד בפני נסיגה רצינית.
מהו דגם Rutherford?
בשנת 1911, ארנסט רתרפורד הציע את הדגם של רתרפורד. הוא קובע שהאטום (הנפח) מורכב בעיקר מחלל ומסת האטום מרוכזת בגרעין, שהוא הליבה של האטום. הגרעין טעון חיובי והאלקטרון מסתובב סביב הגרעין. למסלולים אין נתיבים מוגדרים. יתרה מכך, מכיוון שהאטומים הם ניטרליים, יש להם מטען חיובי (בגרעין) ושלילי (אלקטרונים) שווים.
איור 02: Rutherford Atom
המודל של ראתרפורד לא הצליח להסביר את התיאוריה האלקטרומגנטית, את יציבות האטום ואת קיומם של קווים מוגדרים בספקטרום המימן.
מה ההבדל בין דגם בוהר לרת'רפורד?
Bohr vs Rutherford Model |
|
| דגם Bohr הוצע על ידי נילס בוהר ב-1922. | מודל Rutherford הוצע על ידי ארנסט Rutherford בשנת 1911. |
| Theory | |
| רוב המסה האטומית נמצאת בגרעין המרכזי, המכיל פרוטונים, והאלקטרונים מסודרים ברמות אנרגיה או קליפות מוגדרות. | רוב האטום מורכב מחלל ריק. מרכז האטום מכיל גרעין בעל מטען חיובי והאלקטרונים הטעונים שלילי נמצאים בחלל המקיף את הגרעין. |
| פליטת קרינה של אלקטרונים | |
| אלקטרונים פולטים רק גלים של תדרים מוגדרים. | אלקטרונים פולטים גלים בכל התדרים. |
| ספקטרום פליטת אלקטרונים | |
| ספקטרום פליטת אלקטרונים הוא ספקטרום קווי. | ספקטרום פליטת אלקטרונים הוא ספקטרום רציף. |
סיכום – דגם בוהר נגד רתרפורד
שני המודלים של Bohr ו-Ratherford הם מודלים פלנטריים שמסבירים את המבנה האטומי עד לרמה מסוימת. למודלים אלה יש מגבלות ואינם מסבירים כמה עקרונות מודרניים של פיזיקה. עם זאת, מודלים אלה תורמים רבות למודלים מתקדמים מודרניים המסבירים את המבנה האטומי. מודל בוהר קובע כי רוב המסה האטומית נמצאת בגרעין המרכזי, המכיל פרוטונים, וכי האלקטרונים מסודרים ברמות אנרגיה או קליפות מוגדרות, וכתוצאה מכך יש ספקטרום קו אלקטרוני. המודל של רתרפורד קובע שרוב האטום מורכב מחלל ריק ומרכז האטום מכיל גרעין טעון חיובי מוקף באלקטרונים בעלי מטען שלילי, וכתוצאה מכך ספקטרום אלקטרונים רציף.זה ההבדל בין Bohr ו- Rutherford Model.
הורד גרסת PDF של דגם Bohr vs Rutherford
ניתן להוריד את גרסת ה-PDF של מאמר זה ולהשתמש בה למטרות לא מקוונות לפי הערות ציטוט. הורד כאן גרסת PDF ההבדל בין דגם בוהר ל-Rutherford.
