هل يمكن ان نرى الذرة؟
الذرة هي اصغر عنصر يمكن ان ان تنقسم له المادة ولا يمكن ان نرى الذرة باستخدام الميكروسكوب حيث تبلغ ابعاد الذرة ومكوناتها على النحو التالي:
[size=24] * atom = 1 x 10-10 meters
*
nucleus = 1 x 10-15 to 1 x 10 -14 meters
*
neutron or proton = 1 x 10-15 meters
*
electron - not known exactly, but thought to be on the order of 1 x 10-18 meters
كل الذرات لها تقريبا نفس الحجم سواء كانت تحتوي على الكترون واحد أو 90 الكترون، فإذا ما تم صف 50 مليون ذرة فإن طولها لا يزيد عن السنتمتر الواحد. ولهذا لا يمكن بواسطة الضوء المرئي ان نرى جسيمات صغيرة مثل الذرات والسبب في ذلك لأن الطول الموجي للضوء المرئي يتراوح بين 0.7 و 0.4 ميكرومتر وهذا بالمقارنة بحجم الذرة الذي يكون اصغر بمليون مرة لا يمكن ان ترى الذرة بواسطة الضوء المرئي. ولكن في العام 1981 تم تطوير ميكروسكوب يسمى scanning tunneling microscope يمكن ان يكون صورة للذرات على الشكل التالي:
وعليه لم يكن امام العلماء في نهاية القرن التاسع عشر واوائل القرن العشرين الا ان يضعوا تصورهم لشكل تركيب الذرة على خلفية نتائج التجارب العملية المتوفرة في ذلك الوقت وبالطبع النموذج المقترح لتركيب الذرة يجب ان يفسر كل النتائج العملية وإلا يكون قاصراً او غير صحيح.
وهنا في هذه المحاضرات سوف ندرس النماذج التي وضعها العلماء لتركيب الذرة ونناقش إيجابيات وسلبيات كل نموذج، ومن هذه النماذج:
*
نموذج تومسون
*
نموذج رزرفورد
*
نموذج بوهر
*
نموذج سمرفيلد
كما سنعرض بعض التجارب والحقائق العلمية المتوفرة قبل كل نموذج...قام العالم رذرفورد في العام 1911 بعمل تجربة عملية لاختبار نموذج تومسون للذرة، علمكاً بأن رذرفور هو أحد طلبة العالم تومسون. حصل العالم رذرفورد على جائزة نوبل في الكيمياء في العام 1908 وذلك لتجاربه على اضمحلال العناصر المشعة وهذا ما جعل جائزة نوبل التي حصل عليها في الكيمياء، وكانت التجربة التي استخدمها لاختبار نموذج تومسون للذرة هو بدراسة تشتت جسيمات ألفا عندما تصطدم بشريحة من الذهب، ولقد علم رذرفور أن جسيمات ألفا هي أنوية ذرة الهيليوم ++He أي ان ذرة هيليوم متأين بمعنى انه فقد الكتروناته. يمكن الحصول على جسيمات ألفا من العديد من العناصر المشعة.
تجربة تشتت جسيمات ألفا
في الشكل الموضح أدناه نرى الفكرة الرئيسية من ترتيب تجربة قياس تشتت جسيمات ألفا والتي تتكون من مصدر لجسيمات ألفا Alpha particle source تنطلق من عنصر مشع يتم تجحديد حزمة منها من خلال لوحي التوجيه Diaphragm. تسقط جسيمات ألفا على شكل حزمة متوازية على شريحة رقيقة من الذهب بحيث تستطيع جسميات الفا النفاذ منها، وهنا فإن سرعة جسيمات الفا سوف تقل بشكل صغبر وكذلك عند اسطدامها بذرات شريحة الذهب وتتعرض إلى حيود تحت تأثير القوى الكهربية قوى كولوم نتيجة لاقترابها من الشحنة الموجبة والسالبة للذرة علماً بأن جسيمات ألفا ذات شحنة موجبة. وحيث ان حيود جسيمات الفا عند نفاذها من الشريحة المعدنية يعتمد على على مسارها بالنسبة للذرات الشريحة فإن الحيود النهائي بعد النفاذ من الشريحة المعدنية سيكون مختلف لكل جسيم من جسيمات الفا. وعليه يكون فإن الحزمة المتوازية من جسيمات الفا ستنفذ كحزمة مشتتة.
يتبع...........
الذرة هي اصغر عنصر يمكن ان ان تنقسم له المادة ولا يمكن ان نرى الذرة باستخدام الميكروسكوب حيث تبلغ ابعاد الذرة ومكوناتها على النحو التالي:
[size=24] * atom = 1 x 10-10 meters
*
nucleus = 1 x 10-15 to 1 x 10 -14 meters
*
neutron or proton = 1 x 10-15 meters
*
electron - not known exactly, but thought to be on the order of 1 x 10-18 meters
كل الذرات لها تقريبا نفس الحجم سواء كانت تحتوي على الكترون واحد أو 90 الكترون، فإذا ما تم صف 50 مليون ذرة فإن طولها لا يزيد عن السنتمتر الواحد. ولهذا لا يمكن بواسطة الضوء المرئي ان نرى جسيمات صغيرة مثل الذرات والسبب في ذلك لأن الطول الموجي للضوء المرئي يتراوح بين 0.7 و 0.4 ميكرومتر وهذا بالمقارنة بحجم الذرة الذي يكون اصغر بمليون مرة لا يمكن ان ترى الذرة بواسطة الضوء المرئي. ولكن في العام 1981 تم تطوير ميكروسكوب يسمى scanning tunneling microscope يمكن ان يكون صورة للذرات على الشكل التالي:
وعليه لم يكن امام العلماء في نهاية القرن التاسع عشر واوائل القرن العشرين الا ان يضعوا تصورهم لشكل تركيب الذرة على خلفية نتائج التجارب العملية المتوفرة في ذلك الوقت وبالطبع النموذج المقترح لتركيب الذرة يجب ان يفسر كل النتائج العملية وإلا يكون قاصراً او غير صحيح.
وهنا في هذه المحاضرات سوف ندرس النماذج التي وضعها العلماء لتركيب الذرة ونناقش إيجابيات وسلبيات كل نموذج، ومن هذه النماذج:
*
نموذج تومسون
*
نموذج رزرفورد
*
نموذج بوهر
*
نموذج سمرفيلد
كما سنعرض بعض التجارب والحقائق العلمية المتوفرة قبل كل نموذج...قام العالم رذرفورد في العام 1911 بعمل تجربة عملية لاختبار نموذج تومسون للذرة، علمكاً بأن رذرفور هو أحد طلبة العالم تومسون. حصل العالم رذرفورد على جائزة نوبل في الكيمياء في العام 1908 وذلك لتجاربه على اضمحلال العناصر المشعة وهذا ما جعل جائزة نوبل التي حصل عليها في الكيمياء، وكانت التجربة التي استخدمها لاختبار نموذج تومسون للذرة هو بدراسة تشتت جسيمات ألفا عندما تصطدم بشريحة من الذهب، ولقد علم رذرفور أن جسيمات ألفا هي أنوية ذرة الهيليوم ++He أي ان ذرة هيليوم متأين بمعنى انه فقد الكتروناته. يمكن الحصول على جسيمات ألفا من العديد من العناصر المشعة.
تجربة تشتت جسيمات ألفا
في الشكل الموضح أدناه نرى الفكرة الرئيسية من ترتيب تجربة قياس تشتت جسيمات ألفا والتي تتكون من مصدر لجسيمات ألفا Alpha particle source تنطلق من عنصر مشع يتم تجحديد حزمة منها من خلال لوحي التوجيه Diaphragm. تسقط جسيمات ألفا على شكل حزمة متوازية على شريحة رقيقة من الذهب بحيث تستطيع جسميات الفا النفاذ منها، وهنا فإن سرعة جسيمات الفا سوف تقل بشكل صغبر وكذلك عند اسطدامها بذرات شريحة الذهب وتتعرض إلى حيود تحت تأثير القوى الكهربية قوى كولوم نتيجة لاقترابها من الشحنة الموجبة والسالبة للذرة علماً بأن جسيمات ألفا ذات شحنة موجبة. وحيث ان حيود جسيمات الفا عند نفاذها من الشريحة المعدنية يعتمد على على مسارها بالنسبة للذرات الشريحة فإن الحيود النهائي بعد النفاذ من الشريحة المعدنية سيكون مختلف لكل جسيم من جسيمات الفا. وعليه يكون فإن الحزمة المتوازية من جسيمات الفا ستنفذ كحزمة مشتتة.
يتبع...........
