النموذج الذري لخصائص طومسون والتجارب والمسلمات

ال نموذج طومسون الذري كان من المسلم به في العالم لإعطاء الضوء الأول على تكوين البروتونات والالكترونات في بنية الذرة. هذا الاقتراح، اقترح طومسون أن الذرات كانت موحدة وتحتوي على اتهمت إيجابيا بشكل متساو، مع الإلكترونات مطعمة عشوائية داخل كل ذرة.

لوصف ذلك ، قارن طومسون نموذجه مع بودنغ البرقوق. تم استخدام هذا التشبيه لاحقًا كاسم بديل للنموذج. ومع ذلك ، نظرًا لوجود العديد من التناقضات (النظرية والتجريبية) حول توزيع الشحنات الكهربائية داخل الذرة ، تم التخلص من طراز طومسون في عام 1911.

مؤشر

• 1 الأصل
• 2 الخصائص
• 3 تجارب لتطوير النموذج
  • 3.1 أشعة الكاثود
  • 3.2 التطور في التحقيق
  • 3.3 تكرار التجربة
• 4 المسلمات
• 5 نموذج مثير للجدل
• 6 قيود
  • 6.1 تحقيقات رذرفود
  • 6.2 اقتراح جديد
• 7 مقالات ذات أهمية
• 8 المراجع

الأصل

تم اقتراح هذا النموذج الذري بواسطة العالم الإنجليزي جوزيف جون "جيه. ج." طومسون في عام 1904 ، بهدف شرح تركيب الذرات على أساس المفاهيم التي كانت لدينا معرفة بها في ذلك الوقت.

بالإضافة إلى ذلك ، كان طومسون مسؤولاً عن اكتشاف الإلكترون في نهاية القرن التاسع عشر. تجدر الإشارة إلى أن نموذج طومسون الذري تم اقتراحه بعد وقت قصير من اكتشاف الإلكترون ولكن قبل معرفة وجود نواة ذرية.

لذلك ، يتكون الاقتراح من تكوين مشتت لجميع الشحنات السلبية داخل الهيكل الذري ، والذي يتكون بدوره من كتلة موحدة من الشحنة الموجبة..

ملامح

- الذرة لديها شحنة محايدة.

- هناك مصدر لشحنة موجبة تحيد الشحنة السلبية للإلكترونات.

- يتم توزيع هذه الشحنة الإيجابية بالتساوي في الذرة.

- على حد تعبير طومسون ، "الأجسام المكهربة سالبًا" - أي الإلكترونات - يتم احتواؤها داخل الكتلة الموحدة للشحنة الموجبة.

- يمكن أن تستمد الإلكترونات بحرية داخل الذرة.

- كان للإلكترونات مدارات مستقرة ، حجة تستند إلى قانون غاوس. إذا تحركت الإلكترونات عبر "الكتلة" الإيجابية ، فإن القوى الداخلية داخل الإلكترونات كانت متوازنة بالشحنة الموجبة التي تم إنشاؤها تلقائيًا حول المدار.

- نموذج طومسون كان معروفا شعبيا في انكلترا كنموذج بودنج لأن توزيع الإلكترونات التي اقترحتها طومسون كان مماثلا لترتيب الخوخ في هذه الحلوى.

تجارب لتطوير النموذج

أجرى طومسون عدة اختبارات باستخدام أنابيب أشعة الكاثود لاختبار خصائص الجسيمات دون الذرية ووضع أسس نموذجه. أنابيب أشعة الكاثود عبارة عن أنابيب زجاجية تم إفراغ محتوى الهواء فيها بالكامل تقريبًا.

يتم تزويد هذه الأنابيب بالكهرباء بواسطة بطارية تستقطب الأنبوب ليكون له نهاية شحن سالبة (الكاثود) ونهاية موجبة الشحنة (الأنود).

كما أنها محكمة الغلق على كلا الجانبين وتخضع لمستويات عالية من الجهد عن طريق كهربة قطبين يوضعان على الكاثود الخاص بالجهاز. هذا التكوين يدفع دوران شعاع الجسيمات من الكاثود إلى الأنود الأنبوب.

أشعة الكاثود

يوجد أصل اسم هذا النوع من الأدوات ، حيث يطلق عليهم أشعة الكاثود بسبب نقطة خروج الجسيمات داخل الأنبوب. عن طريق طلاء أنود الأنبوب بمادة مثل الفسفور أو الرصاص ، يتم توليد رد فعل عند الطرف الإيجابي فقط عندما تصطدم حزمة الجسيمات به.

في تجاربه ، حدد طومسون انحراف الحزمة في مسارها من الكاثود إلى القطب الموجب. في وقت لاحق ، حاول طومسون التحقق من صحة خصائص هذه الجسيمات: أساسا الشحنة الكهربائية والتفاعل بينهما.

وضع الفيزيائي الإنجليزي صفيحتين كهربائيتين مع شحن معاكس على الأطراف العلوية والسفلية من الأنبوب. بسبب هذا الاستقطاب ، تم تحويل الشعاع نحو لوحة مشحونة موجبة ، وضعت في المحطة العليا.

وبهذه الطريقة ، أظهر طومسون أن أشعة الكاثود كانت مكونة من جسيمات سالبة الشحنة ، بسبب شحنتها المعاكسة ، تم جذبها نحو اللوحة المشحونة إيجابياً.

التطور في البحث

طور طومسون افتراضاته ، وبعد هذا الاكتشاف ، وضع مغناطيسين على جانبي الأنبوب. أثر هذا التأسيس أيضًا على بعض انحرافات الأشعة الكاثودية.

من خلال تحليل المجال المغنطيسي المرتبط ، استطاع طومسون تحديد نسبة الكتلة إلى الشحن من الجسيمات دون الذرية واكتشف أن كتلة كل جسيم دون ذري كانت ضئيلة مقارنة بالكتلة الذرية..

J.J. ابتكر طومسون جهازًا سبق اختراع وكمال ما يعرف الآن باسم مطياف الكتلة.

يقوم هذا الجهاز بقياس دقيق إلى حد ما للعلاقة بين الكتلة وشحنة الأيونات ، والتي تعطي معلومات مفيدة للغاية لتحديد تكوين العناصر الموجودة في الطبيعة.

تكرار التجربة

أجرى طومسون نفس التجربة في مناسبات متعددة ، حيث قام بتعديل المعادن التي استخدمها لوضع الأقطاب الكهربائية في أنبوب أشعة الكاثود.

أخيرًا ، قرر أن خصائص الحزمة لا تزال ثابتة ، بغض النظر عن المواد المستخدمة في الأقطاب الكهربائية. أي أن هذا العامل لم يكن محددًا في تنفيذ التجربة.

كانت دراسات طومسون مفيدة للغاية لشرح التركيب الجزيئي لبعض المواد ، وكذلك تكوين الروابط الذرية.

المسلمات

التقى نموذج طومسون في بيان واحد الاستنتاجات الملائمة من العالم البريطاني جون دالتون على التركيب الذري، وضمنا وجود الإلكترونات في كل ذرة.

بالإضافة إلى ذلك ، أجرى طومسون أيضًا العديد من الدراسات على البروتونات في غاز النيون ، وبالتالي أظهر الحياد الكهربائي للذرات. ومع ذلك ، تم اقتراح الشحنة الموجبة على الذرة ككتلة موحدة وليس كجزيئات.

سمحت تجربة طومسون بالأشعة الكاثودية بإعلان الافتراضات العلمية التالية:

- يتكون أشعة الكاثود من جسيمات دون ذرية ذات شحنة سالبة. عرف طومسون في البداية هذه الجسيمات بأنها "جسيمات".

- وتبلغ كتلة كل جسيم دون الذري 0.0005 أضعاف كتلة ذرة الهيدروجين.

- تم العثور على هذه الجسيمات دون الذرية في جميع ذرات جميع عناصر الأرض.

- الذرات محايدة كهربائيا. وهذا يعني أن الشحنة السالبة لـ "الجسيمات" تعادل الشحنة الإيجابية للبروتونات.

نموذج مثير للجدل

أثبت نموذج تومسون الذري جدلاً كبيرًا في الأوساط العلمية ، لأنه يتناقض مع نموذج دالتون الذري.

افترض الأخير أن الذرات كانت وحدات غير قابلة للتجزئة ، على الرغم من التركيبات التي قد تتولد أثناء التفاعلات الكيميائية.

وهكذا ، لم يفكر دالتون في وجود جسيمات دون ذرية - مثل الإلكترونات - داخل الذرات.

في المقابل ، وجد طومسون نموذجًا جديدًا يوفر تفسيرًا بديلًا للتكوين الذري ودون الذري ، بعد اكتشاف الإلكترون.

تم الكشف عن النموذج الذري لطومسون بسرعة بواسطة التشبيه مع الحلوى الإنجليزية الشهيرة "بودنغ البرقوق". ترمز كتلة البودنج إلى رؤية متكاملة للذرة ويمثل الخوخ كل من الإلكترونات التي تشكل الذرة.

القيود

يتمتع النموذج الذي اقترحه طومسون بشعبية كبيرة وقبول في ذلك الوقت ، وكان بمثابة نقطة انطلاق للتحقيق في التركيب الذري وضبط التفاصيل المرتبطة به.

كان السبب الرئيسي لقبول النموذج هو مدى تكيفه مع ملاحظات تجارب أشعة الكاثود في طومسون.

ومع ذلك ، فإن النموذج لديه فرص مهمة للتحسين من أجل شرح توزيع الشحنات الكهربائية داخل الذرة ، سواء الشحنات الإيجابية والسلبية.

تحقيقات رذرفود

في وقت لاحق ، في عقد 1910 ، واصلت المدرسة العلمية بقيادة طومسون التحقيقات في نماذج التركيب الذري.

هكذا حدد إرنست روثرفورد ، وهو طالب سابق في طومسون ، حدود نموذج تومسون الذري ، بصحبة الفيزيائي البريطاني إرنست مارسدن والفيزيائي الألماني هانز جيجر..

أجرى ثلاثي العلماء العديد من التجارب على جسيمات ألفا ، أي النوى المتأينة لجزيئات 4He ، دون غطاء الإلكترون من حولهم.

يتكون هذا النوع من الجزيئات من بروتونين ونيوترونين ، ولهذا السبب تسود الشحنة الموجبة. يتم إنتاج جسيمات ألفا في التفاعلات النووية أو عن طريق تجارب التحلل الإشعاعي.

صمم رذرفورد ترتيبًا سمح بتقييم سلوك جسيمات ألفا عند عبور المواد الصلبة ، مثل صفائح الذهب على سبيل المثال.

في تحليل المسار ، اكتشف أن بعض الجسيمات قدمت زاوية انحراف عند اختراق أوراق الذهب. في حالات أخرى ، كان هناك ارتداد بسيط في عنصر الصدمة.

بعد التحقيقات مع جسيمات ألفا، يتناقض Rutherfod، جيجر ومارسدن طومسون النموذج الذري، واقترح بدلا من ذلك التركيب الذري الجديد.

اقتراح جديد

كان الاقتراح المضاد لروثرفورد وزملاؤه أن الذرة كانت مكونة من نواة صغيرة عالية الكثافة ، حيث تركزت الشحنات الإيجابية وحلقة من الإلكترونات حولها..

إن اكتشاف النواة الذرية لروثرفورد جلب معه جواً جديداً للمجتمع العلمي. ومع ذلك ، بعد سنوات تم إبطال هذا النموذج واستبداله بنموذج بوهر الذري.

المواد المثيرة للاهتمام

النموذج الذري لشرودنجر.

النموذج الذري لبرولي.

النموذج الذري لتشادويك.

النموذج الذري لهيسنبرغ.

النموذج الذري لبيرين.

النموذج الذري لدالتون.

النموذج الذري لديراك الأردن.

النموذج الذري للديموقريطس.

النموذج الذري لبهر.

مراجع

1. اكتشاف الإلكترون والنواة (s.f.). تم الاسترجاع من: khanacademy.org
2. J.J. نظرية تومسون الذرية والسيرة الذاتية (s.f.). تم الاسترجاع من: thinkco.com
3. النظرية الذرية الحديثة: النماذج (2007). تم الاسترجاع من: abcte.org
4. نموذج تومسون الذري (1998). Encyclopædia Britannica، Inc. تم الاسترجاع من: britannica.com
5. ويكيبيديا ، الموسوعة الحرة (2018). النموذج الذري لطومسون. تم الاسترجاع من: en.wikipedia.org
6. ويكيبيديا ، الموسوعة المجانية (2018). نموذج الحلوى البرقوق. تم الاسترجاع من: en.wikipedia.org