مفهوم الذرة عبر العصور
يمكن العثور على الإلكترون في أي مكان في الذرة ولكن يوجد به الاحتمال الأكبر في المدار الذري أو مستوى الطاقة. بدلاً من المدارات الدائرية لنموذج رذرفورد
مفهوم الذرة عبر العصور
في القرن الخامس قبل الميلاد ، اقترح ديموقريطوس أن المادة تتكون من وحدات غير قابلة للتجزئة تسمى الذرات؛ حيث اعتقد ديموقريطوس أن الذرات كانت موحدة وصلبة وغير قابلة للضغط وغير قابلة للتدمير.
سجل الشاعر الروماني لوكريتيوس الفكرة ، لذلك نجت عبر العصور المظلمة للنظر فيها لاحقا.
تصور أرسطو وآخرون أن المادة تتكون من مجموعات مختلفة من العناصر الأربعة(النار والأرض والهواء والماء ) ويمكن تقسيمها إلى ما لا نهاية وكانت أفكارهم عبارة عن مفاهيم فلسفية ، ولم يفكروا أبدًا في إجراء تجارب لاختبار أفكارهم.
سادت النظرة الأرسطية لتكوين المادة لأكثر من ألفي عام ، حتى ساعد العالم الانجليزي جون دالتون في إحداث ثورة في الكيمياء بفرضيته حول تكوين المادة.
نظرية دالتون الذرية:
: نُشرت لأول مرة في عام 1807 ، فيما يلي افتراضات نظرية دالتون الذرية
1-تتكون المادة من جسيمات صغيرة جدًا تسمى الذرات. الذرة هي أصغر وحدة في العنصر يمكن أن تشارك في تغيير كيميائي.
2-يتكون العنصر من نوع واحد فقط من الذرات ، والتي لها كتلة مميزة للعنصر وهي نفسها لجميع ذرات ذلك العنصر.
3-تختلف ذرات العنصر الواحد في خصائصها عن ذرات جميع العناصر الأخرى.
4-يتكون المركب من ذرات مكونة من عنصرين أو أكثر مدمجة في نسبة صغيرة إلى عدد صحيح. في مركب معين ، تكون أعداد الذرات لكل عنصر من عناصره موجودة دائمًا بنفس النسبة.
5-لا يتم إنشاء الذرات أو تكسيرها أثناء التغيير الكيميائي ، ولكن يتم إعادة ترتيبها بدلاً من ذلك لإنتاج مواد مختلفة عن تلك الموجودة قبل التغيير.
عرف دالتون تجارب الكيميائي الفرنسي جوزيف بروست ، الذي أظهر أن جميع عينات المركب النقي تحتوي على نفس العناصر بنفس النسبة بالكتلة . يُعرف هذا باسم قانون النسب المحددة أو قانون التكوين الثابت .
نموذج طومسون:
في أواخر القرن التاسع عشر ، كان أهم اكتشاف قام به الفيزيائي الإنجليزي طومسون هو مايسمى الأن الالكترون باستخدام أشعة الكاثود (جهاز التفريغ الكهربي للغازات) يتكون هذا الجهاز من أنبوب زجاجي محكم تم تفريغ الهواء منه تقريبًا ؛ احتوى الأنبوب على قطبين معدنيين. عندما تم تطبيق الجهد العالي عبر الأقطاب الكهربائية ظهر شعاع غير مرئي يسمى شعاع الكاثود بينهما.،
وجسيم أشعة الكاثود الخاص به هو ما نسميه الآن الإلكترون ، وهو جسيم سالب الشحنة دون ذري كتلته تقل بألف مرة عن كتلة الذرة ؛ ويتضح هنا أن أنبوب أشعة كاثود طومسون أظهر أن الذرات تحتوي على جسيمات صغيرة سالبة الشحنة تسمى الإلكترونات.
لاحظ أن : مصطلح “إلكترون” صاغه الفيزيائي الأيرلندي جورج ستوني في عام 1891 ،
في عام 1904 ، اقترح طومسون نموذج “بودنج البرقوق” للذرات ، والذي وصف أن الذرة عبارة عن كرة ذات شحنة موجبة موزعة بشكل موحد يبلغ قطرها أنجستروم واحد. يتم تضمين الإلكترونات في نمط منتظم ، مثل الزبيب في حلوى البرقوق ، ليعادل الشحنة الموجبة. حيث أن جميع الذرات متعادلة كهربائيًا.
نموذج رذرفورد:
كان إرنست رذرفورد فيزيائيًا من نيوزيلندا درس في جامعة كامبريدج تحت قيادة طومسون،
جاء هذا العمل بعد أن حصل بالفعل على جائزة نوبل في عام 1908 عن تحقيقاته في كيمياء المواد المشعة.
ابتكر رذرفورد تجربة لاستكشاف البنية الذرية التي تضمنت إطلاق جسيمات ألفا موجبة الشحنة على ورقة رقيقة من رقائق الذهب . كانت جسيمات ألفا صغيرة جدًا لدرجة أنها يمكن أن تمر عبر رقائق الذهب ، ووفقًا لنموذج طومسون الذي أظهر الشحنة الموجبة منتشرة على الذرة بأكملها ، يجب أن تفعل ذلك مع انحراف ضئيل أو بدون انحراف. من خلال إجراء هذه التجربة ، كان يأمل أن يكون قادرًا على تأكيد نموذج طومسون ، لكن انتهى به الأمر بفعل العكس تمامًا.
وجد رذرفورد أن الشحنة الموجبة للذرة ومعظم كتلتها كانت في مركز أو نواة الذرة. ووصف نموذجًا كوكبيًا تدور فيه الإلكترونات حول نواة صغيرة موجبة الشحنة.
كان رذرفورد يسير على الطريق الصحيح ، لكن نموذجه لم يستطع تفسير أطياف الانبعاث والامتصاص للذرات ، ولا سبب عدم اصطدام الإلكترونات بالنواة.
نموذج بور:
في عام 1913 ، اقترح نيلز بور نموذج بور ، الذي ينص على أن الإلكترونات تدور حول النواة فقط على مسافات محددة من النواة. وفقًا لنموذجه ، لا يمكن للإلكترونات أن تسقط داخل النواة ولكنها يمكن أن تقفز قفزات كمية بين مستويات الطاقة.
نموذج بور لم يستطيع شرح تفاصيل بنية الذرات الأكثر تعقيدًا من الهيدروجين. هذا يتطلب إدخال ميكانيكا الكم.
النظرية الذرية الحديثة (نموذج بور المعدل) :
كانت المشكلة الرئيسية في نموذج بور هي أنه تعامل مع الإلكترونات على أنها جسيمات موجودة في مدارات محددة بدقة.
أدت ميكانيكا الكم إلى نظرية ذرية تتكون فيها الذرات من جسيمات أصغر.
حيث تتحرك الإلكترونات لأعلى ولأسفل بين المدارات المسموح بها ، مصحوبة بامتصاص أو انبعاث للطاقة
استنادًا إلى فكرة دي بروي بأن الجسيمات يمكن أن تظهر سلوكًا موجيًا ؛ حيث اقترح Louis de Broglie أنه يمكن معاملة جميع الجسيمات على أنها موجات مادة ذات طول موجي.
ينص مبدأ عدم التأكد لهايزنبرج على أننا لا نستطيع معرفة كل من طاقة الإلكترون وموقعه. لذلك عندما نتعلم المزيد عن موقع الإلكترون ، فإننا نعرف القليل عن طاقته ، والعكس صحيح
وضع الفيزيائي النمساوي إروين شرودنجر نظرية تنص على أن سلوك الإلكترونات داخل الذرات يمكن تفسيره من خلال معاملتها رياضيًا على أنها موجات مادة ، ووضع شرودنجر معادلة موجية استنادا على أفكار كلا من : هايزنبرج ودي براولي و بلانك و اينشتين .
حيث يمكن العثور على الإلكترون في أي مكان في الذرة ولكن يوجد به الاحتمال الأكبر في المدار الذري أو مستوى الطاقة. بدلاً من المدارات الدائرية لنموذج رذرفورد .
المصادر
1-موقع thoughtco اطلعت عليه بتاريخ 8/8/2022
2-موقع chem.libretexts.orgاطلعت عليه بتاريخ 8/8/2022
3- موقع britannica.com أطلعت عليه بتاريخ 9/8/2022
4- موقع khanacademy.com اطلعت عليه بتاريخ 9/8/2022
شاهد الفيديو التالي
