نعلم أن الذرات عبارة عن مجموعة من النيوترونات والبروتينات ، يحيط بها الالكترونات يوجد الكثير من النماذج التي شرحت الذرة منها نموذج طومسون ونموذج رذفورد .

نموذج طومسون

يعرف بنظرية البودينج وهي التي تم اقتراحها من قبل العالم جوزيف جون طومسون وهذا بعد اكتشاف الإلكترون ولكنها كانت قبل اكتشاف البروتون والنيترون وتفترض تلك النظرية أن الذرة عبارة عن الكترونات محاطة بحساء من الشحنات الموجبة مثل نواة حبة الرقوق ولكن تم محض تلك النظرية واكتشاف خطأها من قبل العالم رذرفورد عندما قام بتجربة رقائق الذهب المشهورة والتي من خلالها تم اكتشاف الذرة .

نموذج رذرفورد للذره

نموذج رذرفورد عبارة عن نموذج تصوري لتركيب الذرة قام العالم إرنست رذرفورد بصياغته ، وذلك بعد قيامه بتكليف مساعده هانز جايجر إنست ماريسدن عام 1909م بإجراء تجارب رقاقة الذهب في جامعة مانشستر ، وقد قام العالم بعد ذلك بعدة سلسلة من الدراسات التحليلية لنتائج تلك التجربة ، ثم قام بنشر نموذجه للذره في العام 1911م ، وهو نموذج لتركيب الذرة ، وقد أثبت في هذا النموذج خطأ نموذج العالم جوزيف جون طومسون المعروف بنموذج طومسون فقد أشار النموذج الجديد في نتائجه التجريبية لوجود شحنة مركزية قوية مركزة في حجم صغير بالمقارنة ببقية الذرة وقال أن المركز يحتوي على كتلة الذرة والذي أسماها لاحقًا أو سميت بالنواة .

الأساس التجريبي للنموذج

في العام 1911م قام رذوفورد بنقد نموذح طومسون في التجربة الشهيرة التي عُرفت لاحقًا بتجربة رذوفورد والتي أثبت من خلالها أن الذرة لديها نواة صغيرة وثقيلة ، وقد صمم تجربته من أجل استخدام جسيمات ألفا المنبعثة من العنصر المشع فلو كان طومسون صحيح في افتراضه فإن الشعاع سوف يذهب مباشرة من خلال رقائق الذهب ولكن ما حدث أن الحزم ذهبت من خلال الرقائق وانعكس بعضها ، كان النموذج تفسير للنتائج التجريبية غير المتوقعة .

فقال في تلك النموذج أن الذرة تتكون من شحنة مركزية وهي التي عُرفت حديثًا باسم نواة الذرة ، ولم يستخدم رذوفورد مصطلح النواة في ورقته العلمية ولكنه افترض أن تلك الشحنة المركزية محاطة بسحابة من الالكترونات وافترض أنها تدور حولها ، وقال بوجود منطقة مركزية صغيرة ذات شحنة عالية جدًا في الذرة ، ثم فكر في إحداث نتائج ملموسة فقام بتمرير جسيم ألفا عالي السرعة وذلك من خلال ذرة لها شحنة مركزية موجبة ، ويحيط بها شحنة أخرى سالبة ، وكان قادرًا على حساب نصف قطر الشحنة لرقائق الذهب ، وكانت فرضيته أنه يجب ألا تقل عن عن 3.4 × 10⁻¹⁴ متر ، وذلك كان في ذرة قطرها  10⁻¹⁰ متر ، حيث كانت النتائج مدهشة للغاية حيث تضمنت مرور شحنة مركزية قوية أقل من 1/3000 من قطر الذرة .

كما أنه اقترح أن الشحنة المركزية للذرة تتناسب مع كتلتها الذرية في الهيدروجين وقدرت كتلة الذهب الذرية ب197 وكانت لم تحسب بدقه حتى هذا الوقت ولكنها حسبها وقدرها ب196 ، ولكنه لم يحاول إجراء التقدير المباشر للشحنة المركزية بالنسبة للعدد الذري ، وبعد شهور من ورقته العلمية قدم اقتراح متعلق بالهوية الدقيقة للعدد الذري والشحنة الذرية من قبل العالم أنطونيوس فان دون بروك وقام العالم هنري موزلي بتأكيده ويمكن تلخيص نموذج رذرفورد في التالي :

-سحابة الذرات الإلكترونية لا تؤثر بمعني أن المدار الذري لا يؤثر على تشتت جسيمات ألفا .

-يتركز جزي كبير من الشحنة الموجبة للذرة في حجم صغير جدًا من الذرة ، والذي عُرف بعد ذلك بالنواة وهذا الحجم يتناسب مع الشحنة ويتناسب مع الكتلة الذرية .

-على الأغلب تتركز كتلة الذرات الثقيلة مثل الذهب في منطقة الشحنة المركزية وتبين الحسابات أنها لا تنحرف ولا تتحرك بواسطة جسيمات ألفا عالية السرعة .

-يصل قطر الذرة نفسها حوالي 100000 (10⁵) مرة من قطر النواة .

إسهامات نموذج رذرفود في العلم الحديث

وبسبب تلك الاكتشاف قال العلماء أن الذرة ليست جسيمًا واحدًا ولكنها تتكون من جسيمات أصغر بكثير وقد حددت الأبحاث العلمية بعد ذلك البنية الذرية الدقيقة واكتشف العلماء في نهاية المطاف أن الذرات لها نواة موجبة الشحنة مع عدد ذري دقيق من الشحنات الموجودة في المركز كما اُكتشف بعد ذلك أن الالكترونات أصغر بكثير من ذلك ، واكتشف العلماء بعد ذلك الأشعة السينية وقالوا أن العدد المتوقع للالكترونات هو نفسه العدد الذري في الذرة ، فعند مرور الأشعة السينية عبر الذرة يحدث تشتت لبعضها بينما يمر الباقي .وبسبب ذلك تفقد الأشعة شدتها  بسبب حدوث التشتت في الالكترونات وهذا يمكن ملاحظته في معدل النقص في كثافة الأشعة السينية .

قارن بين نموذج طومسون ونموذج رذرفورد

قال طومسون أن الذرة عبارة عن كرة مصمتة من الشحنات الموجبة وبداخلها تنغرس الشحنات السالبة لكي تعادلها بالتالي قال أن الذرة لا يوجد بداخلها فراغ أبدًا ، بينما قال رذرفود أن الذرة في معظمها فراغ وقال أيضًا أن كتلتها تتركز في النواة ذات الشحنة الموجبة وتدور من حولها الإلكترونات السالبة .