معلومات إضافية ورسومات إضافية عن الباب الأول ( بنية الذرة )

من طرف **Admin** السبت سبتمبر 15, 2012 8:24 pm

نظرية دالتون الذرية

في
بدايات القرن التاسع عشر وضع العالم الإنجليزي جون دالتون ما يمكن
اعتباره أول نظرية علمية عن الذرة، ويمكن تلخيص فرضياتها في ما يأتي:

1- تتكوّن جميع المواد من دقائق صغيرة غير قابلة للانقسام تدعى ذرات.

2- تتشابه ذرات العنصر الواحد في جميع صفاتها كالحجم، والشكل، والكتلة، ولكنها تختلف عن ذرات العناصر الأخرى.
3- التفاعل الكيميائي هو إعادة توزيع الذرات دون المساس بصفاتها الأساسية.

من طرف **Admin** السبت سبتمبر 15, 2012 8:25 pm

تجارب التفريغ الكهربائي
Electric Discharge

التفريغ الكهربائي: إمرار تيار كهربائي عبر الغازات في أنابيب التفريغ.

للتحقق من وجود الشحنات السالبة (الإلكترونات) في
الذرة، مرر ثومسون J.J.Thomson تياراً كهربائياً في أنبوب تفريغ، وهو
أنبوب زجاجي مغلق يوجد في طرفيه صفيحتان فلزيتان (قطبان)، ويحتوي بداخله
على غاز ضغطه منخفض، ويتصل القطبان الفلزيان بمصدر تيار كهربائي ذي فرق
جهد عالٍ (يصل إلى حوالي عشرة آلاف فولت)، فلاحظ أن التيار الكهربائي قد
سرى خلال الغاز، ورافق ذلك سريان أشعة بين القطبين سُميت بالأشعة المهبطية
Cathode Rays .

خصائص الأشعة المهبطية:

1- لها القدرة على إدارة دولاب صغير في مسارها.

2- تسخن قطعة فلز موجودة في مسارها.

3- تكوّن ظلاً للأجسام التي تعترض مسارها.

4- تنحرف عند التأثير عليها بمجال مغناطيسي.

الاستنتاجات من خصائص الأشعة المهبطية:

إدارة الأشعة المهبطية لدولاب صغير يدل على أنها ليست أشعة ضوئية، وإنما جسيمات مادية لها طاقة حركية.
انحراف مسار الأشعة عند التأثير عليها بمجال مغناطيسي يدل على أنها جسيمات مشحونة.
تكوّن الظل عند المصعد يعني أنها تتحرك من المهبط
(القطب السالب) باتجاه المصعد (القطب الموجب)، لذا سميت بالأشعة المهبطية
نسبة لمصدرها.

وعند تغيير الغاز داخل أنبوب التفريغ، أو تغيير مادة
المهبط، لم يحدث تغيير سوى في لون الحزمة الضوئية، دلالة على أنها من
مكونات الذرة الأساسية، وسُميت هذه الدقائق إلكترونات Electrons.

من طرف **Admin** السبت سبتمبر 15, 2012 8:25 pm

نموذج ثومسون للذرة
Thomson's Model

بعد
أن عرف العلماء أن الذرة تحتوي على شحنات موجبة وأخرى سالبة، اقترح
ثومسون نموذجاً للذرة افترض فيه أن الذرة تتكوّن من جسيم صلب متجانس موجب
الشحنة تتوزع فيه الإلكترونات السالبة بانتظام.

سؤال:

بناءً على النموذج الذري الذي اقترحه ثومسون:

هل الذرة متجانسة؟
هل تتوزع الإلكترونات السالبة بانتظام، أم أن لها مكان محدد في الذرة؟

قصور نموذج ثومسون

لم يدم نموذج ثومسون عملياً إلا بضع سنوات، بالرغم من كونه تطويراً لنموذج دالتون، ويعود سبب قصوره لسببين:

الذرة ليست متجانسة، فمعظم حجمها فراغ، وتتركز كتلتها في النواة.
لا يفسر النموذج السلوك الكيميائي للعناصر.

من طرف **Admin** السبت سبتمبر 15, 2012 8:26 pm

تجارب رذرفورد

سلط رذرفورد جسيمات ألفا مصدرها مادة مشعة على صفيحة رقيقة من الذهب.
الشكل التالي يمثل مخططاً لتجربة رذرفورد:

بعد أن أجرى رذرفورد تجربته لاحظ ما يلي:

نفذت معظم دقائق ألفا عبر رقاقة الذهب دون أن تعاني أي انحراف، فاستدل من ذلك بأنها لم تجد أي عائق، أي أن معظم حجم الذرة فراغ.
نسبة ضئيلة من دقائق ألفا ارتدت عن مسارها كلياً،
دلالة على اصطدامها مباشرة بجسيمات تشغل حيزاً صغيراً بالنسبة لحجم الذرة،
وشحنتها موجبة، وافترض أنها تشكل نواة الذرة.
جزء بسيط من دقائق الفا انحرف عن مساره، نظراً لمروره بالقرب من النواة الموجبة، فتنافرت معها.

الشكل التالي يمثل مشاهدات رذرفورد:

من طرف **Admin** السبت سبتمبر 15, 2012 8:26 pm

نموذج رذرفورد للذرة

بعد تجربته الشهيرة على رقاقة الذهب، وضع رذرفورد نموذجاً للذرة على النحو التالي:

تتكون الذرة من نواة صغيرة الحجم موجبة الشحنة تتركز فيها معظم كتلة الذرة، وتنتشر الإلكترونات السالبة في الفراغ المحيط بالنواة.

الشكل التالي يمثل نموذجاً لذرة الهيدروجين يتفق وتصور رذرفورد.

الاعتراض الذي واجه نموذج رذرفورد

افترض رذرفورد أن الإلكترونات تتحرك حول النواة بسرعة
كافية لتكوين قوة طرد مركزية تعادل قوة جذب النواة، إلا أن قوانين
الفيزياء تقول بأن أي جسم كالإلكترون عندما يدور حول النواة سوف يشع طاقة
أثناء حركته، وبالتالي سيقترب بمسار حلزوني نحو النواة وفي النهاية يستقر
فيها، وبالتالي سينهار النموذج وفق تصور رذرفورد له.

أورد رذرفورد عام 1919 البرهان المباشر على أن النواة
تتضمن وجود مكونات موجبة سماها بروتونات، من الكلمة الإغريقية بروتوس
وتعني الأول.

من طرف **Admin** السبت سبتمبر 15, 2012 8:27 pm

تجربة رذرفورد أو تجربه رقاقة الذهب أو تجربة جيجر ومارسيديان
(نسبة لمن قام بها تحت إشراف رذرفورد) هي تجربة تعتمد على تسليط أشعة من
جسيمات ألفا على رقاقة ذهب، فوجد أن بعض الأشعة تنعكس، والبعض ينحرف،
ومعظمها ينكسر، ويدل ذلك على وجود بعض مساحات فارغة في الذرة، وأيضًا وجود
جسيمات لها نفس شحنة الأشعة، وهناك جسيمات لها شحنة مختلفة عن شحنة
الأشعة.
تركيب الجهاز

1- أنبوبة سميكة من الرصاص بها قطعة من عنصر مشع مثل الراديوم المشع، حيث تخرج منه جسيمات ألفا.
2- ألواح معدنية من الرصاص توضع متوازية أمام مصدر الإشعاع الراديوم
للحصول علي شعاع مستقيم من جسيمات ألفا ،و لضمان عدم تسرب الأشعة.
3- لوحة معدنية علي هيئة دائرة غير مكتملة مغطاة بطبقة من كبريتيد الخارصين الذي يعطي وميضاً عند اصطدام جسيمات ألفا به.
4- صفيحة رقيقة من الذهب سمكها حوالي0.0001 سم
خطوات تجربة رذرفورد

جعل رذرفورد جسيمات ألفا تصطدم باللوحة المعدنية المغطاة بكبريتيد الخارصين
ZnS، وذلك لتحديد مكان وعدد جسيمات ألفا المصطدمة باللوحة المعدنية, وذلك
من الومضات التي ظهرت عليها.
2- وضع صفيحة رقيقة جداً من الذهب بحيث تعترض مسار الأشعة قبل اصطدامها باللوحة المعدنية.
المشاهدة
شاهد رذرفورد أن - معظم جسيمات ألفا نفذت دون أن تعاني أي انحراف، ونسبة
قليلة جداً من جسيمات ألفا لم تنفذ من صفيحة الذهب وارتدت عكس مسارها,
ووجد أن نسبة ضئيلة جداً من جسيمات ألفا نفذت خلال صفيحة الذهب ثم انحرفت
عن مسارها.
الاستنتاج

استنتج رذرفورد أن : معظم حجم الذرة فراغ، وأنه يوجد بالذرة جزء ذو كثافة
عالية ويشغل حيزاً صغيراً جداً وتتركز فيه كتلة الذرة وهو الجزء الذي
انعكس عن مساره, وأن نفاذ الأشعة يعني أن معظم حجم الذرة فراغ وانحراف
الأشعة يعني أنها اقتربت من جسم مشحون بشحنة مشابهة (موجبة) لذلك تنافرت
معها, أي أن شحنة النواة موجبة.

نموذج رذرفورد لتركيب الذرة

من التجربة السابقة اقترح رذرفورد نموذجاً جديداً لتركيب الذرة والذي يشير إلي أن
الذرة تتكون من نواة صغيرة جدا قي الحجم بالنسبة لحجم الذره وثقيلة الكتلة
موجبة الشحنة محاطة بإلكترونات صغيرة الحجم والكتلة ولدرجة انه عند حساب
كتلة الذره فيمكن اهمال كتلتها ولا يمكن اهمال شحنتها السالبة والتي تعادل
شحنة النواة الموجبة.

من طرف **Admin** السبت سبتمبر 15, 2012 8:28 pm

تـــوصـــل العلماء إلى المفهــوم الصحيح عن الــذرة
بعــد عــدة جهــود لعلمــاء مختلفيــن منهــم

,,

دالتــون
Dalton

,,

فاراداي
Faraday

,,

طمسن
Thomson
,,

بــــور
Bohr
,,

شرودنجر
Schrodinger
,,

هايزنبرغ
Heisinberge
,,

دي برولي
Debroglle
,,
وتقــديرا ً منــا لجهــود العلمــاء
فقـــد قمنــا ببنـــاء نمــوذج يشبــه تجــربــة العــالم رذرفــورد Rutherford