Πώς θα αποδείξετε ότι ο όγκος ενός ατόμου είναι κυρίως κενός χώρος;
1. Πείραμα σκέδασης Rutherford:
- Το 1911, ο Ernest Rutherford πραγματοποίησε ένα πείραμα χρυσού φύλλου, όπου βομβάρδισε ένα λεπτό φύλλο χρυσού φύλλου με σωματίδια άλφα (πυρήνες ηλίου).
- Τα περισσότερα από τα σωματίδια άλφα που διέρχονται από το φύλλο χωρίς σημαντικές παραμορφώσεις, υποδεικνύοντας ότι το μεγαλύτερο μέρος του όγκου του ατόμου είναι κενός χώρος.
- Ένας μικρός αριθμός σωματιδίων άλφα εκτρέπεται σε μεγάλες γωνίες, υποδεικνύοντας ότι το θετικό φορτίο και η μάζα του ατόμου συγκεντρώνονται σε έναν πολύ μικρό, πυκνό πυρήνα.
2. Υπολογισμοί που βασίζονται σε ατομική δομή:
- Ο ατομικός πυρήνας, ο οποίος περιέχει πρωτόνια και νετρόνια, είναι απίστευτα μικρό σε σύγκριση με το συνολικό μέγεθος του ατόμου.
-Η ακτίνα του πυρήνα είναι της τάξης των γυναικών (10^-15 μέτρα), ενώ η ακτίνα του ατόμου είναι της τάξης των angstroms (10^-10 μέτρα).
- Η συντριπτική πλειοψηφία του όγκου του ατόμου καταλαμβάνεται επομένως από το σύννεφο ηλεκτρονίων, το οποίο είναι μια περιοχή όπου τα ηλεκτρόνια κινούνται γύρω από τον πυρήνα.
3. Σύγκριση της πυκνότητας των στερεών και των ατόμων:
- Η πυκνότητα ενός αντικειμένου ορίζεται ως μάζα ανά όγκο μονάδας.
- Η πυκνότητα των περισσότερων στερεών είναι της τάξης των γραμμάρια ανά κυβικό εκατοστό (g/cm^3).
- Ωστόσο, η πυκνότητα των ατόμων είναι απίστευτα χαμηλή, τυπικά της τάξης των 10^-24 g/cm^3. Αυτή η τεράστια διαφορά στην πυκνότητα δείχνει ότι τα άτομα είναι ως επί το πλείστον κενό χώρο.
4. Ιδιότητες των αερίων:
- Τα αέρια παρουσιάζουν ιδιότητες όπως χαμηλή πυκνότητα, υψηλή συμπιεστότητα και ικανότητα να ρέουν εύκολα.
- Αυτές οι ιδιότητες μπορούν να εξηγηθούν λαμβάνοντας υπόψη ότι τα άτομα αερίου είναι σχετικά μακριά μεταξύ τους.
- Ο μεγάλος κενός χώρος μεταξύ των ατόμων αερίου τους επιτρέπει να κινούνται ελεύθερα και να καταλαμβάνουν μεγαλύτερο όγκο.
Συνολικά, οι διάφορες πειραματικές ενδείξεις και οι θεωρητικοί υπολογισμοί υποδεικνύουν ότι ο όγκος ενός ατόμου είναι κατά κύριο λόγο κενός χώρος, με την πλειονότητα της μάζας του ατόμου να συγκεντρωθεί στον μικροσκοπικό ατομικό πυρήνα.
