ボーアとラザフォードモデルの違い

主な違い - BallモデルとRutherfordモデル

原子の概念とその構造は、1808年、ジョン・ダルトンによって初めて紹介された。彼は、原子を構造をもたない目に見えない粒子としてとらえ、化学結合の法則を説明したのです。そして1911年、ニュージーランドの物理学者アーネスト・ラザフォードは、原子が2つの部分から構成されていることを提唱した。原子の中心にある正電荷の原子核と、原子核の外にある部分的に負電荷を帯びた電子の2つである。マクスウェルが提唱した電磁気学のようなある種の理論は、ラザフォードモデルでは説明できないのだ。ラザフォードモデルの限界から、デンマークの物理学者ニールス・ボーアは、1913年に放射線の量子論に基づく新しいモデルを提唱した。ボーアのモデルは広く受け入れられ、彼はその功績によりノーベル賞を受賞した。広く受け入れられているとはいえ、一定の欠点や限界もある。ボーア模型とラザフォード模型の大きな違いは、ラザフォード模型では電子が原子核の周りの任意の軌道を回転できるのに対し、ボーア模型では電子がある殻の層で回転できることである。

カタログ

1. 概要と主な違い 2. ボーアモデルとは 3. ラザフォードモデルとは 4. 横並び比較 - ボーアモデルとラザフォードモデルの表形式 6. まとめ

ボーアモデルは何ですか？

ボーアのモデルは、原子の構造を説明するために1922年にニールス・ボーアによって提唱されたものである。このモデルでボーアは、原子の質量のほとんどは陽子を含む中心の原子核にあり、電子はあるエネルギー準位に配置され、原子核の周りを回転していると言及した。また、このモデルでは、K、L、M、Nといった円軌道の電子の配置を説明する電子グループ化も提示されている。電子配置が完全な原子は不活性である。電子配置は原子の反応性を決定する。

図01：ボーアモデル

ボーアのモデルは、水素原子のスペクトルは説明できても、多電子原子の反応性を完全に説明することはできない。さらに、外部磁場の存在下で各スペクトル線がより多くのスペクトル線に分割されるゼーマン効果も説明できない。このモデルでは、電子は1つの粒子としか考えられていない。しかし、フランスの物理学者ド・ブロイは、電子が波動と粒子の両方の性質を持っていることを発見した。その後、ある物理学者が、電子のような小さな動く粒子の正確な位置と運動量を同時に決定することが不可能であることを説明する「ハイゼンベルグの不正確さの原理」という別の原理を考え出しました。この発明によって、ボーアのモデルは大きな挫折を味わうことになる。

ラザフォードモデルは何ですか？

1911年、アーネスト・ラザフォードがラザフォードモデルを提唱した。原子（体積）は主に空間からなり、原子の質量は原子の中心である原子核を中心とするとしている。原子核は正の電荷を帯びており、電子は原子核の周りを回っている。軌道のパスが決まっているわけではありません。さらに、原子は中性であるため、プラス（原子核）とマイナス（電子）の電荷が等しくなっている。

図02：ラザフォード原子

ラザフォードモデルでは、水素原子のスペクトル線の存在と安定性を説明することはできない。