แบบจำลองอะตอมของทอมสัน

ภาพจำลองแนวคิดแบบจำลองอะตอมของทอมสัน ซึ่ง "คอร์พัสเคิล" (หรืออิเล็กตรอน ตามที่เรารู้จักกันในปัจจุบัน) กระจายตัวอยู่ทั่วไปภายในอะตอม
แบบจำลองขนมปังลูกเกด (plum pudding model) หรือ แบบจำลองอะตอมของ เจ. เจ. ทอมสัน  ผู้ค้นพบอิเล็กตรอนเมื่อปี ค.ศ. 1897 เป็นแบบจำลองที่เสนอขึ้นในปี ค.ศ. 1904 ก่อนการค้นพบนิวเคลียสของอะตอม แนวคิดของแบบจำลองนี้คือ อะตอมประกอบด้วยอิเล็กตรอน (ซึ่งเวลานั้นทอมสันยังเรียกว่า "คอร์พัสเคิล" ส่วน จี. เจ. สโตนีย์ เสนอให้เรียกอะตอมของไฟฟ้าว่า "อิเล็กตรอน" เมื่อปี 1894) ล้อมรอบด้วยทะเลของประจุลบเพื่อรักษาสมดุลกับประจุบวกของอิเล็กตรอน เปรียบเทียบประจุลบเหมือนเป็น "ลูกเกด" ที่ถูกล้อมรอบด้วยประจุบวก "ขนมปัง"  โดยที่อิเล็กตรอนนั้นอยู่กระจายทั่วไปในอะตอม แต่ด้วยโครงสร้างต่างๆ กันมากมาย แบบหนึ่งคือมีวงแหวนของอิเล็กตรอนด้วย บางครั้งก็กล่าวกันว่าอะตอมเป็น "กลุ่มเมฆ" ของประจุบวกแทนที่จะเป็นทะเล ด้วยแบบจำลองนี้ ทอมสันได้ละทิ้งสมมุติฐานดั้งเดิมของตนเกี่ยวกับ "เนบิวลาอะตอม" ที่ว่าอะตอมประกอบด้วยวงวนซึ่งจับต้องไม่ได้ 
เมื่อเปรียบกับทฤษฎีอะตอมในปัจจุบัน อย่างน้อยก็มีส่วนหนึ่งของอะตอมที่ประกอบด้วยคอร์พัสเคิลหรืออนุภาคประจุลบของทอมสัน แต่ส่วนประจุบวกนั้นคำอธิบายในแบบจำลองของทอมสันยังไม่ถูกต้อง
แบบจำลองของทอมสันถูกพิสูจน์ค้านด้วยการทดลองฟอยล์ทองคำของไกเกอร์-มาร์สเดนเมื่อปี ค.ศ. 1909  ซึ่งต่อมาได้รับการตีความจาก เออร์เนสต์ รัทเทอร์ฟอร์ด ในปี ค.ศ. 1911
ว่ามีนิวเคลียสของอะตอมขนาดเล็กมากๆ บรรจุประจุบวกไว้อย่างหนาแน่น (ในกรณีของทองคำ มีประจุบวกมากพอจะรักษาสมดุลกับอิเล็กตรอน 100 ตัว) ซึ่งเป็นที่มาของแบบจำลองอะตอมของรัทเทอร์ฟอร์ด แม้ว่าทองคำจะมีเลขอะตอมเป็น 79 แต่ทันทีหลังจากที่บทความของรัทเทอร์ฟอร์ดเผยแพร่ออกมาในปี 1911 อันโตเนียส แวน เดน โบรก ก็เสนอแนวคิดทันทีว่าเลขอะตอมนั้น "เท่ากับ" จำนวนประจุนิวเคลียส ต่อมา เฮนรี มอสลีย์ทำการทดลองในปี 1913 ว่าประจุในนิวเคลียสนั้นมีค่าใกล้เคียงกับเลขอะตอมมาก (มอสลีย์พบว่ามันต่างกันแค่หน่วยเดียว)  ปีเดียวกันนั้นมีการนำเสนอแบบจำลองของบอร์ ซึ่งเสนอว่านิวเคลียสนั้นบรรจุประจุบวกเป็นจำนวนเท่ากับเลขอะตอม ล้อมรอบด้วยอิเล็กตรอนจำนวนเท่ากันอยู่ในออร์บิทัล
แบบจำลองอะตอมตามทัศนะของทอมสัน
เซอร์ โจเซฟ จอห์น ทอมสัน (J.J Thomson) นักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษได้สนใจปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นในหลอดรังสีแคโทด  จึงทำการทดลองเกี่ยวกับการนำไฟฟ้าของแก๊สขึ้นในปี พ.ศ. 2440 (ค.ศ. 1897)ทอมสันศึกษาแนวคิดที่ว่า ก๊าซสามารถนำไฟฟ้าได้ ถ้ามีสภาพเหมาะสม ซึ่งได้แก่ การจัดสภาพให้มีความต่างศักย์สูงมากๆ และความดันต่ำ โดยใช้หลอดแก้วสุญญากาศ ซึ่งประกอบด้วยวงจรไฟฟ้ากระแสตรงที่มีความต่างศักย์  10,000  โวลต์ ขั้วไฟฟ้าที่ต่อกับขั้วบวก เรียกว่า แอโนด และขั้วลบ เรียกว่า  แคโทด  เมื่อผ่านไฟฟ้าเข้าไปในหลอดพบว่า เกิดลำแสงพุ่งจากแคโทด ไปยังแอโนด เรียกลำแสงนี้ว่า  รังสีแคโทด
ในปี  1895 หลังจากทอมสันได้ค้นพบอิเลคตรอน(จากการหาค่าประจุต่อมวลของอนุภาคในรังสีแคโทด) และเชื่อว่าอะตอมแบ่งแยกได้ โดยมีอิเลคตรอน เป็นส่วนประกอบหนึ่งของอะตอม  ทอมสันจึงสร้างแบบจำลองอะตอม ซึ่งแบบจำลองอะตอมของทอมสันจะมีลักษณะดังนี้
1. อะตอมมีลักษณะเป็นทรงกลม
2. เนื้ออะตอมส่วนใหญ่จะเป็นประจุไฟฟ้าบวกและมีประจุลบกระจายอยู่อย่างสม่ำเสมอ
3. ภาวะปกติอะตอมจะเป็นกลางทางไฟฟ้า(มีประจุไฟฟ้าบวกเท่ากับประจุไฟฟ้าลบ)
4. ภาวะปกติอิเลคตรอนจะอยู่นิ่งในอะตอม
อย่างไรก็ตามแบบจำลองอะตอมของทอมสัน มีข้อบกพร่องอยู่หลาย ประการ เช่น
1.ไม่สามารถอธิบายได้ว่าประจุไฟฟ้าบวกยึดกันอยู่ได้อย่างไรทั้งๆที่มีแรงผลักทางคูลอบ์มซึ่งกันและกัน
2.ไม่สามารถอธิบายการเกิดสเปกตรัมได้
3.ธาตุนีออน(Neon)ซึ่งมีอิเลคตรอน 10 ตัว ธาตุโซเดียม(Na)มีอิเลคตรอน 11 ตัวการจัดเรียงตัวของอะตอมก็น่าจะคล้ายๆกันแต่ทำไมอิเลคตรอนตัวที่ 11 ของโซเดียมจึงหลุดจากอะตอมได้ง่ายกว่าอิเลคตรอนตัวที่ 10 ของธาตุนีออน
4.อธิบายไม่ได้ว่าทำไมโซเดียมจึงทำปฏิกิริยากับธาตุอื่นๆได้ดีกว่านีออนทั้งๆที่การจัดเรียงตัวของอะตอมคล้ายๆกัน

**อ้างอิง**
หมวดหมู่:พื้นฐานของฟิสิกส์ควอนตัม
หมวดหมู่:ประวัติศาสตร์ฟิสิกส์
หมวดหมู่:ฟิสิกส์อะตอม