مصطلح الذرة

مصطلح الذرة

ظهر مصطلح الذرة (atom) على يد الفيلسوف (ديموقريطيس) في القرن الخامس قبل الميلاد دون دليل تجريبي على ذلك سوى فكرة بديهية فلسفية فكل شيء في الكون يتكون من أشياء صغيرة وهذه تتكون من أصغر وهكذا بالتتابع فأفترض أن المادة تتكون من وحدات أولية غير قابلة للإنقسام أعطاها اسم ذره وظل هذا المصطلح يسبح في الذاكرة البشرية لقرون حتى جاء العالم الإنجليزي (دالتون) في القرن الثامن عشر الميلادي ليضيف إلى ذلك أن هذه الذرات تتجاذب متحدة لتصنع المركبات وقدم هذا العالم قانونه الشهير في تفاعل الغازات.

في عام 1834 أبدى العالم الانجليزي مايكل فارادي Michael Faraday اهتماماً بدراسة أثر التيار الكهربائي في محاليل ومصاهير المركبات الكيميائية ، وقد بين أن إمرار التيار الكهربائي فيها يحدث تفاعلات كيميائية .

لاحظ فارادي عند إمرار تيار كهربائي خلال مصهور كلوريد النحاس ترسب النحاس على القطب السالب لخلية التحليل ، وتصاعد غاز الكلور عند القطب الموجب ، وقد قاده ذلك للإستنتاج بأن جسيماً كهربائياً قد دخل على الأيون الموجب ( أيون النحاس ) وحوله إلى ذرة متعادلة ( ذرة نحاس ) ، وفي نفس الوقت خرج الجسيم الكهربائي من الأيون السالب ( أيون الكلور ) وحوله إلى ذرات متعادلة أو جزيئاً متعادلاً ( جزيء الكلور ) . وهذا ما دعاه للاستنتاج بأن الذرات تحتوي على جسيمات سالبة الشحنة .

تزايد اهتمام العلماء في تلك الأثناء كثيراً بفهم طبيعة الكهرباء ، وبما أنه من المتعذر رؤية التيار الكهربائي عند مروره خلال سلك ، فقد حاول العلماء توليد تيار كهربائي من تلقاء نفسه عن طريق سحب الهواء من أنبوب ، ثم امرار التيار خلال الفراغ .

في عام 1879 لاحظ السير ويليام كروكس Sir William Crookes أنه بالإمكان التحكم بسلوك الأشعة في أنبوب التفريغ بتخفيض الضغط فتتوهج الجدران الداخلية لأنبوب التفريغ .

كما لاحظ كروكس أن استبدال الغاز بالهواء في أنبوب التفريغ يؤدي الى تغيير لون الحزمة الضوئية ، أي أن لون الحزمة يعتمد على نوع الغاز الموضوع في أنبوب التفريغ .

كما قام كروكس بالتأثير على مسار الأشعة المهبطية بمجال مغناطيسي فانحرفت مبتعدةً عن القطب الشمالي للمغناطيس .

عام 1897 أزاح الفيزيائي الإنجليزي طومسون J.J. Thomson الغموض عن الأشعة المهبطية ، فاقترح أن تكون هذه الأشعة عبارة عن جسيمات صغيرة ؛ أصغر من الذرة ، وذات شحنة سالبة ، وقد قام بتحديد الخصائص الآتية للأشعة المهبطية :

1- لها القدرة على إدارة دولاب صغير أو مروحه موضوعه في مسارها دلاله على أنها تمتلك طاقة حركية .

2- لها القدرة على تسخين الأجسام التي تصطدم بها وهذا يعني أن لها طبيعة جسيمية أو مادية .

3- عند وضع حاجز في مسارها يتكون للحاجز ظل دلالة على سيرها في خطوط مستقيمة .

4- إذا أثر عليها مجال كهربائي أو مغناطيسي فإنها تنحرف نحو المجال الموجب دلالة على كونها سالبة الشحنة .

وبذلك نسب الفضل الى طومسون في اكتشاف الإلكترون ، إلا أنه لم يقترح اسماً لهذه الجسيمات ، ولكن بعد فترة قصيرة من تجربته تم اعتماد اسم الإلكترون والذي اقترحه العالم الايرلندي جورج ستوني G . Stoney عام 1891 على الشحنات الكهربائية السالبة في التيار الكهربائي .

حساب النسبة بين شحنة الإلكترون الى كتلته

في نفس العام الذي أعلن فيه طومسون اكتشاف الإلكترون ، قام بحساب النسبة بين شحنة الالكترون الى كتلته من خلال مقدار الإنحراف الذي يعانيه مسار الأشعة المهبطية عند التأثير عليه بمجال مغناطيسي .

وقد وجد أن هذه النسبة تساوي 1,76 × 1110 كولوم / كغم .

وفي عام 1876 أطلق العالم الألماني ايوغن غولدشتاين Eugen Goldstein اسم الأشعة المهبطية على الحزمة الضوئية في أنبوب التفريغ مستفيداً من تجربة هيتورف ، لأنها تنطلق من المهبط ( القطب السالب ) باتجاه المصعد ( القطب الموجب ) .

و في عام 1886 افترض ايوغن غولدشتاين Eugen Goldstein وجود أشعة تعاكس الأشعة المهبطية في الاتجاه ، ولهذا الغرض تم تصميم أنبوب زجاجي سمي أنبوب الأشعة المصعدية ( أشعة القناة ) مثبت في طرفيه من الداخل قطبان فلزيان ، القطب الذي يمثل المهبط منهما مثقوب .

وعند تفريغ الهواء داخل الأنبوب ، ووصل القطبان بمصدر كهربائي ذي فرق جهد عال ، تولدت أشعة خلف المبهط مرت من خلال الثقوب ، وبتكون هذه الأشعة تأكد للعلماء وجود جسيمات موجبة الشحنة في الذرات.

تجربة شادويك

هدفها : اكتشاف النيوترون

قام بقذف اشعة الفا في عنصر البيرليون لينتج عنها النيوترون متعادل الشحنة

لنصل بالنهاية الى :

مكونات الذرة :

1- النواة والتي تضم البروتنات والنيوترونات

2- الالكترونات

الذرة المثارة: وهي الذرة التي كسبت الكترونات فينتقل الالكترون من مستوى ادني الى مستوى اعلى.

تجربة العالم رذرفورد

اعتمد في تجربته على طاهرة النشاط الاشعاعي

ظاهرة النشاط الاشعاعي : هو ظاهرة انطلاق الاشعة التلقائي من بعض العناصر والتي تمسى بالعناصر المشعّة

انواع الاشعة :

1-اشعة الفا

2-اشعة بيتا

3-اشعة جاما

قام العالم رذرفورد بقذف اشعة الفا بصفيحة من الذهب. ماذا لاحظ؟

لاحظ ما يلي :

1-ان معظم كبير من دقائق الفا اخترقت صفيحة الذهب وهذا يدل على وجود فراغات بالذرة.

2-انحراف بعض الدقائق الفا.

3- ارتداد عدد قليل جدا من دقائق الفا وهذا يدل على وجود جسيم صغير جدا موجب الشحنة ذو كثافة عالية يسمة النواة.

نموذج رزرفورد

1-تشغل الذرة حيزا كرويا .

2- ان معظم حجم الذرة فراغ.

3- وجود جسيم صغير جدا ذو شحنة موجبة وكثافة عالية يسمى بالنواة.

4- تدور الالكترونات في مدارات داخلية حول النواة.

عيوب نموذج رذرفورد

-عجز عن تفسير ثبات ذرة الهيدروجين.لماذا؟

لان الالكتورن مشحون بشحنة سالة يدور في مدار دائري حول النواة وذلك يفقد طاقة باستمرار وذلك يسبب وقوع الالكترون في النواة وبالتالي يتهدم البناء الذري وهذا يخالف الواقع

-عجز عن تفسير الطيف الخطي لذرة الهيدروجين