Le modèle atomique de Rutherford ou modèle planétaire de l’atome est un modèle de l'atome proposé par Ernest Rutherford. C’est l'évolution du modèle du plum pudding de Thomson.
En 1909, l'expérience Geiger et Marsden a été réalisée, également connue sous le nom d'expérience Rutherford, car elle était dirigée par Rutherford lui-même. La diffusion Rutherford observée dans l'expérience a suggéré que les premiers modèles atomiques de plum pudding et saturnien étaient incorrects.
Le nouveau modèle de Rutherford avait des points qui ont été conservées même dans les modèles ultérieurs, telles que :
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La concentration de la majeure partie de la matière dans un petit volume par rapport à la taille atomique, c'est-à-dire un noyau atomique
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La présence d'électrons qui gravitent autour du noyau atomique comme les planètes autour du Soleil. En raison de cette représentation particulière, il est devenu connu comme un modèle planétaire.
Rutherford n'a rien dit sur le mouvement possible des électrons, aussi parce qu'il savait que leur révolution autour du noyau central provoquerait l'émission d'ondes électromagnétiques.
Les points fondamentaux du modèle de l’atome selon Rutherford
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L'atome est principalement un espace vide. Rutherford a nié le modèle atomique de Thomson en confirmant l'existence du noyau atomique, déjà postulée par Nagaoka. Cependant, Rutherford a souligné que le noyau de l'atome est très petit par rapport à l'atome lui-même.
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Le noyau de l'atome concentrait la majorité de la masse et la charge positive de l'atome. Cette caractéristique équilibrait la charge électrique des électrons, la rendant électriquement neutre. Rutherford a introduit le concept de masse de l'atome, qui avait été omis auparavant. La charge nucléaire a été identifiée comme responsable de la diffusion des particules alpha.
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Les électrons chargés négativement présents autour de l'atome n'affectent pas la diffusion des particules alpha.
À quoi ressemblait l'expérience d'Ernest Rutherford ?
En 1911, Rutherford proposa son modèle de structure atomique pour expliquer les résultats de l'expérience précédente de Geiger et Marsden, qui indiquaient la présence d'une concentration de charge positive au centre de l'atome : le noyau atomique.
Cependant, dans son travail, Rutherford a proposé de faire passer une particule α à grande vitesse à travers un atome d'une feuille d'or. Il observe que la majorité des particules traversent la feuille d'or sans déviation, ni absorption. Par contre, quelques particules sont déviées ou rejetées.
Par conséquent, la conclusion qu’il prend est que la charge doit être concentrée dans un très petit volume par rapport à la taille atomique.
Rutherford n'a attribué aucune structure aux orbites des électrons, cependant, il a mentionné le modèle atomique Hantarō Nagaoka, dans lequel les électrons étaient disposés en anneaux, montrant qu'ils ne seraient pas stables.
Modèles de l’atome ultérieurs
Le modèle de l'atome de Rutherford fut bientôt supplanté par le modèle de Bohr. Niels Bohr a tenté d'expliquer que seules certaines orbites des électrons sont possibles. Ce qui rendrait compte des spectres d'émission et d'absorption des atomes sous forme de bandes discrètes.
Le modèle de Bohr a formellement "résolu" le problème, issu de l'électrodynamique, en postulant que les électrons ne rayonnaient tout simplement pas. Ce fait qui a été expliqué par la mécanique quantique selon laquelle l'accélération moyenne de l'électron délocalisé est nulle.