Ruthefordov model atoma

Otkriće katodnih, rendgenskih i kanalnih zraka doprinijelo je boljem razumijevanju strukture atoma. Rutheford je 1911. pokazao da je masa atoma skupljena u čestici koja je otprilike 10 000 puta manja od samog atoma. Izveo je pokus s tankim listićem tinjca (grupa silikatnih minerala različitog sastava) ili zlata u kojeg je usmjerio snop alfa zraka, tj. struju pozitivno nabijenih dijelova atoma. Na zastoru je promatran pravac alfa zraka nakon prolaza kroz listić. Ustanovljeno je da je većina alfa čestica prošla kroz listić bez ikakve promjene smjera, a vrlo malo se čestica otklonilo, i to obično pod kutom većim od 90 stupnjeva.

Na temelju toga Rutheford je zaključio: Kada bi atom bio čvrst po cijelom svom volumenu, nijedna alfa čestica ne bi prošla kroz metalni listić, a da se ne bi otklonila zbog sudara s atomom. Kako se to nije dogodilo, već obrnuto, tj. većina čestica prošla je bez otklona kroz metalni listić.  Rutheford je zaključio da je masa atoma metalnog listića skupljena u vrlo maloj čestici koju je nazvao jezgrom atoma. Kako je i masa alfa čestice skupljena u vrlo maloj čestici, jezgri atoma, očito je da pri prolazu takve male alfa čestice kroz metalni listić postoji vrlo malena vjerojatnost sudara s vrlo malom jezgrom atoma metala. Jedino se otklone one alfa čestice koje su došle u blizinu atomske jezgre metalnog atoma. Kako je kut otklona većinom veći od 90 stupnjeva, a alfa čestica pozitivno nabijena, znači da je i atomska jezgra metalnog atoma pozitivno nabijena i električnim odbijanjem jako skreće smjer alfa čestice.

 Rutheford je približno izračunao promjer atomske jezgre. Kod listića koji je debeo 500 nm, koji ima oko 1000 slojeva atoma, otklonila se svega 1 alfa čestica od njih 100 000. Dakle od 1 sloja atoma otklonila bi se 1 alfa čestica od njih 100 000 000. Zbog toga je Ruheford zaključio da je površina presjeka teške atomske jezgre samo 1/ 100 000 000 površine presjeka atoma. Odatle izlazi da se promjeri jezgre i atoma odnose kao drugi korijeni površina presjeka, to je 1(100 000 000)1/2 = 1/10 000. Kako je promjer atoma reda veličine 10^-8 cm, promjer atomske jezgre je reda veličine 10^-12 cm. Prema tome, veći dio prostora atoma je „prazan“.

Na temelju izvedenih pokusa proizlazi Ruthefordov model atoma. Atom je sastavljen od pozitivno nabijene jezgre, oko koje vrlo brzo kruže elektroni, poput planeta oko Sunca. Broj elektrona koji kruže oko jezgre atoma je toliki da svojim negativnim nabojima neutraliziraju pozitivno nabijenu jezgru atoma. Jezgra atoma vodika ima pozitivan naboj, jednak, ali suprotan naboju elektrona. Jezgre ostalih atoma imaju pozitivan naboj koji je višekratnik naboja protona. Atom ima jednak broj elektrona i protna.