أولاً : الذرة منذ العصور القديمة إلى ما قبل طومسون . منذ القدم حاول الانسان التعرف على ماهية المادة ، وبما أن كل العلوم كانت بيد الفلاسفة فقد كان لهم السبق في البحث والتفكير عن ماهيتها فهم كما يقال يعرفون كل شيء ، وكانت كل محاولاتهم بالطبع مجرد تفكير عقلي بعيداً عن أي تجارب عملية ، فمنهم من قال بأن المصدر الأولي للمادة هو الماء ومنهم من ذكر بأن المادة تتألف من أربعة عناصر ماء وهواء وتراب ونار ، ومنهم من ذكر بأن المادة تتألف من دقائق صغيرة تدعى الذرات ( atoms ) وأول من قال بذلك هو ديمقراطيس وخلال هذه الفترة من العصور الإنسانية المبكرة ظهرت العديد من الأفكار والتصورات الغريبة التي بنيت على هذه المفاهيم مثل فكرة حجر الفلاسفة ونظرية الفلوجستون والقوة الحيوية وأكسير الحياة . وكانت كل تلك الرؤى والتصورات التي سادت في تلك الحقب منبثقة من نظريتين مشهورتين في تلك الفترة وهما النظرية المتصلة والنظرية المنفصلة .
النظرية المتصلة تنص على أن التقسيم المطرد ( المتتالي ) للمادة سيتصل ويستمر ولن ينتهي بمعنى أننا لن نصل في النهاية إلى أجزاء دقيقة غير قابلة للانقسام بينما النظرية المنفصلة تنص على أن التجزئة المتتالية للمادة ستنفصل في النهاية بالحصول على دقائق غير قابلة للانقسام .
استمر هذا التخلف الكيميائي والذي كان نتاجاً طبيعياً لاستخدام التفكير العقلي المجرد في البحث إلى القرن السادس عشر حتى جاء دالتون ووضع أول نظرية علمية عن الذرة في عام 1808 للميلاد واستطاع من خلالها تفسير بعض القوانين المعروفة في ذلك الوقت مثل قانون حفظ الكتلة وقانون النسب الثابتة وغيرهما .
والنظرية تتألف باختصار من ثلاثة فروض وهي :
1- تتألف المادة من دقائق صغيرة غير قابلة للانقسام تدعى الذرات .
2-الذرة أصغر جزء في العنصر وتختلف العناصر باختلاف ذراتها وأن ذرات العنصر الواحد متشابهة في كل الخواص .
3- عندما تتحد العناصر لتكوين المركبات فإنها تتحد بأعداد صحيحة من الذرات .
وهنا وضع دالتون تصوره للذرة وقال بأن الذرة عبارة عن جسيم كروي مصمت ( غير فارغ ) ذوكثافة عالية يشبه كرة البلياردو
تجارب التحليل الكهربي لفاراداي
كان فاراداي يجري تجاربه لبحث العلاقة بين كمية الكهرباء التي تمر في محلول مادة وكمية المادة التي تتفاعل نتيجة مرور التيار
فبعد تمرير محلول من كبريتا ت النحاس لاحظ ترسيب النحاس عند المهبط
وهذا دليل على أن ( الذرة تحتوي على شحنات كهربائية) أدت إلى ترسيب النحاس عند المهبط فلو كانت الذرة صماء كما قال دالتون لما رسب النحاس
تجارب التفريغ الكهربي
من المعروف ان الغازات لا توصل التيار الكهربي في الظروف العادية ولكن إذا فرغنا أنبوب زجاجي من الغاز ثم وصل بين قطبين احدهما موجب والأخر سالب بتيار ذو فرق جهد مرتفع فإن الغاز يصبح موصلا للتيار الكهربي كما انه يشع ضوءاوبالبحث عن مصدر هذا الضوء ومحاولة التعرف على ماهيته وجد أن المصدر هو القطب السالب ( المهبط ) في الأنبوب لذلك سميت هذه الأشعة بأشعة المهبط
وهي في الحقيقة ليست أشعة بل عبارة عن جسيمات ذات كتلة تحمل شحنة سالبة ، وقد تم التعرف على كونها جسيمات ذات كتلة بوضع عجلة صغيرة في مسار الأشعة فلوحظ بأنها تتحرك وبتعريض هذه الأشعة لمجال مغناطيسي لوحظ انحرافها بطريقة تشير إلى أنها تحمل شحنة سالبة ، واتضح أن هذه الجسيمات متشابهة مهما كانت المادة المصنوع منها القطب السالب ومهما كان نوع الغاز في الأنبوب .
نموذج طومسون Thomson modelوأتى طومسون وقال أن
* الذرة عبارة عن كرة مصمتة من الشحنات الموجبة تنغمس بداخلها عدد من الالكترونات السالبة
*الذرة متعادلة كهربائيا وعدد الشحنات الموجبة يساوي عدد الشحنات السالبة
* لاتشع الذرة ضوءا عندما تتحرك الالكترونات في مدارها الثابت ولكن تشع ضوءا اذا انتقل الالكترون من مجال ذي طاقة معينه الى مجال ذي طاقة اقل وتكون الطاقة المنطلقة تساوي الفرق بين طاقتي المدارين
* يتبع الالكترون في تحركة مسار دائري مما يؤدي الى تكوين قوة طاردة مركزية تعادل قوة جذب النواة للإلكترونات
ولكن كان هناك قصور في نظرية بور 1 لم تنجح نظرية بور في تفسير اطياف ذرات العناصر الاكثر تعقيدا من ذرة الهيدروجين
2 افترض بور انه يمكن تعيين مكان وسرعة الإلكترون معا بدقة تامه في نفس الوقت
3 افترض ان اللإلكترون يتحرك في مسار دائري مستوي وهذا يعني ان الذرة الهيدروجين مسطحة وقد ثبت ان الذرة فراغية ذات ثلاثة ابعاد
4 اعتبر ان الإلكترون مجرد جسيم مادي سالب الشحنة ولم يأخذ في الاعتبار الخاصية الموجية للإلكترون ..
الجهود التي بذلت لتطوير نظرية بور
أولا: الطبيعة المزدوجة للإلكترون مبدأ دي برولي debroglle
( كل جسيم متحرك تصاحبة حركة موجية لها بعض خصائص الموجات الضوئية)
ثانيا: مبدأ عدم التأكد لهيزنبرج heisinberge
يستحيل تحديد مكان وسرعة الاكترون معا في وقت واحد ولكن ذلك يخضع لقوانين الاحتمالاتثالثا- المعادلة الموجية لشرودنجر schrodinger وضع شرودنجر المعادلة الموجية لحركة الالكترون وبواسطتها امكن معرفة احتمال وجود الالكترون في منطقة ما من الفراغ المحيط بالنواة
إذن المنطقة في الفضاء المحيط بالنواة والتي يحتمل وجود الالكترون فيها في كل الإتجاهات والابعاد تسمى السحابة الإلكترونية
النظرية الذرية الحديثة
بناء على جهود العلماء السابقين فإن الذرة تتكون مننواة تحتوي على الشحنة الموجبة ( بروتونات ) تتركز فيها معظم كتلة النواة ومحاطة بإلكترونات سالبة الشحنة تتحرك بسرعة كبيرة جدا حوالي 2000 كم / ث
ولها خواص الموجات وتشغل مناطق الفراغ حول النواة ولها طاقات معينة واحتمال وجود الالكترونات خارج هذة المناطق ضئيل جدا
ويمكن حساب طاقات هذه المناطق وحساب ابعاد المجالات الالكترونية واشكالها الهندسية فيما يعرف بالاعداد الكمية
جون دالتون
قام جون دالتون بقول التالي:
- تتكون المادة من دقائق صغيرة تسمى الذرات .
2- ذرات العنصر الواحد لها الصفات نفسها من حيث الشكل والكتلة ، وتختلف في هذه الصفات عن غيرها من
العناصر .
3- لا يمكن أن تنقسم الذرات أثناء التفاعل الكيميائي .
4- التفاعل الكيميائي هو اتحاد ذرة أو أكثر من عنصر ما مع ذرة أو أكثر من عنصر آخر .
نيلز بور
افترض بور الأشياء التالية:
1- تدور الإلكترونات حول النواة في مدارات محددة و لها طاقات ثابتة و محددة.
2- عبر عن طاقة كل مدار بأرقام صحيحة من 1-7 سميت بالأعداد الكمية الرئيسية.
3- يتبع الإلكترون مساراً دائرياً حول النواة.
4- لا يفقد الإلكترون طاقة ما دام في مداره و إذا صعد لمدار أعلى فإنه يكتسب طاقة تسمى طيف امتصاص. و إذا نزل لمدار أدنى فإنه يفقد طاقة ضوئية تسمى طيف إنبعاث
نموذج بور:
النموذج الذري الحديث: تتكون الذرة من نواة تحتوي على الشحنة الموجبة (بروتونات) تتركز فيها معظم الكتلة محاطة بإلكترونات سالبة الشحنة تتحرك بسرعة كبيرة و لها خواص الموجات بموجب معادلة رياضية و موجودة في فراغ حول النواة يكون احتمال وجودها فيه أكثر من 90% تسمى المجالات الإلكترونية
4- نيلز بوهر
في عام 1913م اقترح الفيزيائي الدنماركي "نيلز بوهر Bohr" نموذجًا للذرة تنتظم فيه الإلكترونات في مدارات متوالية الاتساع حول نواة صغيرة تتكون من البروتونات والنيوترونات. ويقترح بوهر أن الإلكترونات تدور حول النواة في مسارات دائرية وبمدارات محددة ، وطالما أنها في مداراتها فإنها تمتلك طاقة محددة وثابتة ، وتفقد جزء من طاقتها على شكل إشعاع ضوئي عند الانتقال من مدار أبعد إلى مدار أقرب من النواة ، والعكس صحيح ، فعند إعطاء الإلكترون كمية من الطاقة كالتسخين مثلا ، عندئذ يمكن أن ينتقل من مدار أقرب إلى مدار أبعد عن النواة بسبب امتصاصه هذه الطاقة . واعتقد بوهر بأن العديد من خواص العنصر تعتمد على( عدد) الإلكترونات الموجودة في المدار الخارجي لذرة ذلك العنصر.
ولقد ساعد نموذج بوهر للذرة على تفسير الكيفية التي تتفاعل بها الذرات مع الضوء والأشكال الأخرى للإشعاع. فقد افترض بور أن امتصاص وابتعاث (إطلاق) الضوء بوساطة الذرة يستلزم تغييرًا في وضع وطاقة الإلكترون فيقفز من مدار لآخر. وقد استطاع الكيميائيون الحصول على الكثير من المعلومات حول تركيب الجزيئات عن طريق قياس كمية الإشعاع التي تمتصها والتي تنبعث منها.
*افتراضات نيلز بوهر في نموذجه الذري :
1- الإلكترونات تدور حول النواة في مسارات دئرية الشكل وضمن مدارات محددة و لها طاقات ثابتة و محددة .
2- كل مدار له طاقة محددة وثابتة يعبر عنها بأرقام صحيحة من 1-7 سميت بالأعداد الكمية الرئيسية.
4- لا يفقد الإلكترون طاقة ما دام في مداره و إذا صعد لمدار أعلى فإنه يكتسب طاقة تسمى طيف امتصاص. و إذا نزل لمدار أدنى فإنه يفقد طاقة ضوئية تسمى طيف إنبعاث.
5 -أمّاالعالم شرودينغر........
في عام 1926، طور "إروين شرودينغر" ميكانيكا التموجات التي وصفت سلوك أنظمة الكم تجاه البوسونات, كما قدم ماكس بورن تفسيراً محتملاً لميكانيكا الكم, واقترح لويس تسمية الكم الضوئي ب"الفوتون".
* فرضية أنبـيـدوكل
كان (أنبيدوكل ديموقريطس) أَوّل من توصل لاكتشاف مفهوم المادة
على أنها جزيئات, وقد أطلق عليها اسم "الذرات" وذلك في عام 430
ق.م ،حيث أشار إلى مفهوم أو فكرة أنّ كل الأشياء مصنوعة من ذرات
أو بالمعنى الحرفى كل الأشياء مكونة من ذرات غير قابلة
للانقسام .كما اعتقد أن كل الذرات متماثلة وصلبة وغير قابلة
للانضغاط . وأن الذرات تتحرك بأعداد لا حصر لها فى فضاء فارغ .وأن
الاختلاف فى الشكل والحجم الذري يحدد الخصائص المختلفة لكل
مادة.
إن النظرية اليونانية عن الذرة لها مدلول تاريخى وفلسفى بالغ
الأهمية، إلا أنها ليست ذات قيمة علمية، ذلك أنها لم تقم على
أساس ملاحظة الطبيعة أو القياس أو الاختبارات أو التجارب.
خـــــــاتمة
مفهوم الذري الحديث
في النهاية توصل العلماء إلى تحديد مفهوم حديث للذرة،حيث يرجع أصل هذه الكلمة إلى الكلمة الإغريقية أتوموس (atoms), وتعنى غير قابل للانقسام ، وحتى القرن 19 حيث تم عرض تصور العالم " بوهر" ، كان الاعتقاد السائد أن الذرات جسيمات دقيقة للغاية وغير قابلة للإنقسام .
وقد عرّفت الذرة بأنها أصغر وحدة يمكن أن تنقسم إليها المادة بدون إطلاق أية جسيمات مشحونة كهربيه .
ومعظم جسم الذرة فارغ، وباقى الجسم يتكون من نواه موجبة وهي النواة المحتوية على عناصر تدعى النويات وهي البروتونات الموجبة (+)، ونيوترونات متعادلة الشحنة والنواة محاطة بالإلكترونات ذو الشحنة السالبة (-).
وتحتوى النواة الواحدة على أكثر من 99% من المادة الموجودة بالذرة ويمكن تمثيل حجم النواة بالمقارنة مع حجم الذرة في هذا المثال: أنه لو قدرت نواة ذرة الهيدروجين بحجم كرة تنس الطاولة فيمكن أن يبتعد عنها إليكترونها بثلاثة كيلومترات تقريبا
مقارنة التطور الذري:
دالتون طومسن رذرفورد بور النموذج الحديث
أساس النموذج تتكون المادة من دقائق صغيرة تسمى ذرات و هي تدخل في التفاعلات دون أن تنقسم و ذرات العنصر لها نفس الخواص و هي تشبه كرة البلياردو الذرة جسم مشحون بشحنة موجبة تتوزع بداخله الإلكترونات سالبة الشحنة و الذرة متعادلة أي السالبة تساوي الموجبة تتكون الذرة من نواة صغيرة الحجم و كثيفة و موجبة الشحنة محاطة بإلكترونات صغيرة و سالبة الشحنة. عن إمرار الضوء المنبعث من إنبوب التفريغ الكهربائي في منشور فإنه يتحلل إلى خطوط منفصلة و محددة حسب طاقتها أو ترددها تسى الطيف الخطي للعناصر تتكون الذرة من نواة تحتوي على الشحنة الموجبة (بروتونات) تتركز فيها معظم الكتلة محاطة بإلكترونات سالبة الشحنة تتحرك بسرعة كبيرة و لها خواص الموجات بموجب معادلة رياضية و موجودة في فراغ حول النواة يكون احتمال وجودها فيه أكثر من 90% تسمى المجالات الإلكترونية.
التعديل على ما سبق لم تكن الذرات معروفة و كانت المادة تعتمد على أساسات خاطئة و هو بين الأساس الحقيقي لها دالتون لم يذكر شيء عن شحنات الذرة و لكن طمسن بين أن الذرة تحتوي على شحنات موجبة و سالبة طمسن ذكر أن الذرة مصمتة و لكن رذرفورد بين أن معظم حجمها فراغ كما أنه بين أن الإلكترونات لا تنغمس في لذرة أن بور حدد طاقة للإلكترونات و تحدث عن المجالات بينما لم يذكر رذرفورد عن الطاقة شيئاً و لا عن تحرك الإلكترونات أنه وضع مبدأ الطبيعة المزدوجة أي أنه مادة و له خواص الموجات بينما بور قال أنها مادة و أنه وضع مبدأ عدم التأكد من تحديد مكان و سرعة الإلكترون بينما بور ادعى أنه يستطيع تحديدهم معاً و أنه وضع معادلة لتحديد حركة الإلكترونات الموجية
العيوب و النواقص أنه لم يذكر أي شيء يتعلق بحركتها أو شحناتها و قال أنها مصمتة أن الإلكترونات تنغمس في الذرة و هذا يدل على أنها ثابتة و هذا خاطئ و قال أنها مصمتة أنه إذا كانت الإلكترونات ساكنة فسوف تنجذب للنواة و لو كانت متحركة ستفقد الطاقة و تنجذب أن ذرته مسطحة و أنه ادعى أنه يستطيع تحديد مكان و سرعة الإلكترون في آن واحد و أنه اعتبر الإلكترون مادة و عجز عن تفسير أطياف باقي العناصر لم ترى الذرة إلا الآن و جميع ماهو موجود نظريات و هي مثبتة و لكن غير مرئية و الرؤية ستكون الدليل القاطع
الشكل
موضوع عبارة عن حوار عبر المسنجر دار بين كلٍ من طمسون ورذرفورد وبور حول تطور مفهوم تركيب الذرة واسهامات ابرز العلماء الذين ساهموا في توضيح تركيب الذرة مع شرح مبسط للتجارب التي قاموا بها .
آمل أن يجد الموضوع بعض القبول لديكم .
-----------------------------------------------
Thomson:
أهلاً وسهلاً باصدقائي رذرفورد وبور كيف الحال ؟.
Rutherford:
أهلاً طمسون .
Boher:
مرحبا طمسون ؟
Thomson:
ها بور خبرنا ايش صار معك في موضوع الالكترونات الموجودة في الفراغ حول النواة ؟.
Rutherford:
لحظة أخوي طمسون ما رأيك قبل أن يخبرنا بور بما توصل إليه أن نلملم أفكارنا ونعيد ترتيبها حتى يكون ضيوفنا أعضاء ومشرفي المنتدى التربوي معنا في الصورة منذ بداية القصة .
Boher:
صحيح اخواني وبما انك طمسون أكبرنا سناً فياليت تبدأ وتقولنا القصة من البداية ( قصة تطور مفهوم تركيب الذرة ) .
Thomson:
ممم طيب ماشي على بركة الله ، تعلمون جميعاً بأن الانسان منذ القدم حاول التعرف على ماهية المادة بفطرته التي فطره الله عز وجل عليها وبما أن كل العلوم كانت بيد الفلاسفة فقد كان لهم السبق في البحث والتفكير عن ماهية المادة فهم كما يقال يعرفون كل شيء ،وكانت كل محاولاتهم بالطبع مجرد تفكير عقلي خالٍ تماماً من أي تجارب عملية ، فمنهم من قال بأن المصدر الأولي للمادة هو الماء ومنهم من ذكر بأن المادة تتألف من أربعة عناصر ماء وهواء وتراب ونار ، ومنهم من ذكر بأن المادة تتألف من دقائق صغيرة تدعى الذرات ( atoms ) .
Rutherford:
ههههه
Thomson:
ليش الضحك رذرفورد، أنا قلت شيء يضحك .
Rutherford:
أنا آسف طمسون بس تذكرت تلك الأفكار الغريبة التي انبثقت عن هذه التصورات في تلك الفترة .
Boher:
تقصد فكرة حجر الفلاسفة ونظرية الفلوجستون والقوة الحيوية وأكسير الحياة ؟ فعلاً أفكار تضحك هههه يخرب بيت شطانك رذرفورد .
Thomson:
بس ياولد انت وهو خليني اكمل ، المهم جميع الرؤى والتصورات التي سادت في تلك الحقب من التاريخ المرير ( اقصد تاريخ الكيمياء اللي مايسر ) كانت منبثقة من نظريتين مشهورتين في تلك الفترة وهما النظرية المتصلة والنظرية المنفصلة .
Rutherford:
نعم استاذنا طمسون النظرية المتصلة بتقول ان التقسيم المطرد ( المتتالي ) للمادة سيتصل ويستمر ولن ينتهي بمعنى أننا لن نصل في النهاية إلى أجزاء دقيقة غير قابلة للانقسام بينما النظرية المنفصلة بتقول لا التجزئة المتتالية للمادة ستنفصل في النهاية بالحصول على دقائق غير قابلة للانقسام .
Thomson:
صح ... شاطر رذرفورد .. ومين سمحلك تتكلم ، ايش لقافة ؟
Boher:
خخخ كركككر
Rutherford
:huglove: أنا اسف مرة ثانية طمسون كمل أرجوك .
Thomson:
المهم استمر هذا التخلف الكيميائي والذي كان نتاجاً طبيعياً لاستخدام التفكير العقلي المجرد في البحث إلى القرن السادس عشر حتى جاء دالتون ووضع أول نظرية علمية عن الذرة في عام 1808 للميلاد استطاع من خلالها تفسير بعض القوانين المعروفة في ذلك الوقت مثل قانون حفظ الكتلة وقانون النسب الثابتة وغيرهما .
Rutherford:
صحيح والنظرية بتتألف باختصار من ثلاثة فروض وهي :
1_ المادة تتألف من دقائق صغيرة غير قابلة للانقسام تدعى الذرات .
2- الذرة أصغر جزء في العنصر وتختلف العناصر باختلاف ذراتها وأن ذرات العنصر الواحد متشابهة في كل الخواص .
3- عندما تتحد العناصر لتكوين المركبات فإنها تتحد بأعداد صحيحة من الذرات .
Boher:
وهنا وضع دالتون تصوره للذرة وقال بأن الذرة عبارة عن جسيم كروي مصمت ( غير فارغ ) ذوكثافة عالية يشبه كرة البلياردو .
Thomson:
نعم الحقيقة هذه القفزة الكبيرة في نوعية التفكير( من تفكير عقلي مجرد إلى تفكير نابع عن مشاهدة قوانين طبيعية ومحاولة تفسيرها ) شجعت العلماء في ذلك الوقت على السير قدماً في البحث والتنقيب عن ماهية المادة ومحاولة سبر أغوارها البعيدة .
Rutherford:
ما شاء الله عليك طمسون صاير فصيح اليوم ، طيب وياترى ما هو موقع العرب والمسلمين عموماً من هذا الموضوع برمته ؟.
Thomson:
تبغى الصراحة رذرفورد ولا بن عمها ؟ الحقيقة أن العرب والمسلمين عموماً كان لهم انجازات رائعة في الكيمياء يضيق الوقت بسردها هنا (بس لا يكبر راس أعضاء بيتكم من هذا الكلام )
فليس الفتى من قال كان أبي *** بل الفتى من قال هاأنا ذا
( وياليت أحد أعضاء المنتدى التربوي الكرام يكتب عن انجازات العرب المسلمين في الكيمياء ) .
Boher:
تبغوا الصراحة يا جماعة لابد أن نكون عادلين ونقول كلمة الحق فلقد كان للعرب المسلمين أفضال كبيره علينا ويكفيهم فخراً أنهم أول من استحدث وطبق المنهج التجريبي العملي في العلوم هذا المنهج الذي ساهم بشكل كبير وفاعل في تطور العلوم الطبيعية التي نلحظها ونشاهدها الآن.
Rutherford:
صحيح كلامك بور فقد بدأ علماء الغرب بنهج هذا الطريق في البحث وكان من الأوائل في هذا المجال فارادي الذي استطاع من خلال تجاربه في التحليل الكهربائي اثبات وجود علاقة بين المادة والكهرباء ، الأمر الذي أدى إلى اكتشاف الالكترونات وبهذا تداعت المقولة التي مفادها أن الذرة أصغر جزء من المادة وبدأ عصر سبر أغوار الذرة والتعرف على مكوناتها .
Thomson:
احم احم صحيح كلامك وهنا جيت انا ( طمسون ابن ام طمسون ) ووضعت تصوري اللي بتعرفوه عن الذرة والذي وضعته بناءً على تجارب التفريغ الكهربي التي أول من قام بها هو جولد شتين في عام 1886 .
وفي عام 1895 استطاع ويليم رنتجن اكتشاف الأشعة السينية وهنري بيكريل 1896 الكشف عن النشاط الاشعاعي للذرات والتعرف على أشعة بيتا وجاما وجسيمات الفا بل والكشف عن البوزيترونات ( الالكترونات الموجبة ) ولا ننسى أيضاً دور مدام كوري وزوجها في هذا المجال .
Rutherford:
لا تفرح كثير يا صاحبي فقد أثبت أنا صاحب الذرة النووية بخطأ تصورك عن الذرة وأن البروتونات ليست كما ذكرت بل انها متجمعة في جزء صغير من الذرة يعرف بالنواة ولقد استطعت قياس قطر النواة فوجدتها تساوي تقريباً 10 أس سالب 13 سنتيمتر أي أن قطر الذرة أكبر بـ 100 الف مرة من قطر النواة وعشان اوضح هذا هذه النسبة اليكم المثال التالي : تصوروا لوكانت الذرة تمثل منزلاً كبيراً فيا ترى ماالذي تمثله النواة ؟
Boher:
ايش رذرفورد ؟ امكن غرفة ؟ يعني النواة بالنسبة للذرة تمثل غرفة بالنسبة للمنزل .
Rutherford:
لا مو صحيح غلطان بور اقولك يا سيدي ايش تمثل ، شايف النقطة اللي في أخر هذه الجملة . النواة تمثلها بالنسبة للذرة .بل وأني استطعت في عام 1919 تقديم البرهان العملي على كلامي من خلال تجاربي المتمثلة في سريان جسيمات الفا في غاز النيتروجين .
Thomson:
ما شاء الله عليك رذرفورد مبدع صحيح ، ولا تنسى صديقك موزلي الذي استطاع من خلال تجربته عن الاشعة السينية تأكيد نتائجك بل وأنه استطاع التوصل إلى أن مقدار الشحنة الموجبة في النواة بيزداد تدريجياً بالنسبة لجميع العناصر الأمر الذي أدى به الى اصطلاح العدد الذري لأول مرة .
Rutherford:
وبقيت المشكلة التي واجهتنا كثيراً دون حل وهي المشكلة الخاصة بكتلة النواة وقضية النظائر حتى جاء جيمس شادويك واكتشف وجود جسيمات أخرى داخل النواة غير البروتونات مساوية لكتلة البروتونات تقريباً ولا تحمل أي شحنة اطلق عليها اسم النيوترونات .
Thomson:
جميل جداً اخواني بارك الله فيكم ، تراكم طولتوها نبغي النهاية الآن بقينا في مشكلة الالكترونات الموجودة في الفراغ حول النواة .
Rutherford:
نعم طمسون خلنا نشوف الحين مالذي في جعبة أخونا بور وإلى ماذا توصل حول هذا الموضوع ، هل الالكترونات الموجودة في الفراغ حول النواة ثابته أم متحركة ؟
Boher:
احم احم وخروا عني شوي ، اقولكم يا سادة يا كرام ولا تقاطعوني ارجوكم لما أخلص .
Thomson:
ماشي يا عم بوووور تدلل وادلع على قلوبنا ، يحقلك من قدك يا عم ؟
Boher:
المشكلة الآن التي تواجه نموذج رذرفورد وجعلت منه نموذجاً وتصوراً غير مستقر يرجع إلى أن الالكترونات كما هو معلوم سالبة الشحنة لذا فإنها لابد وأن تنجذب نحو النواة الموجبة وتنهار الذرة وهذا غير واقع وعليه فلابد وأن تكون الالكترونات متحركة وهذا ايضاً وفق النظرية الكهروضوئية المعروفة عندنا فإن الالكترونات أثناء حركتها يجب أن تشع طاقة ، وسوف ينتج عن هذا الفقد في الطاقة ابطاء حركة الالكترونات مما يجعله أقل قدرة على مقاومة جذب النواة ونتيجة لذلك سوف يلف الالكترون لولبياً نحو النواة مما يؤدي إلى انغماس الالكترونات بالنواة وانهيار الذرة برضه ( وتيتي تيتي زي مارحتي زي ما جيتي ) فضلاً على أننا ما بنشوف اشعاع من الذرات في الحالة الطبيعية .
إذاً يا اخوان هناك مشكلة وخطأ في خلفياتنا عن الموضوع وهو الذي أدى بنا إلى تخبطنا بهذا الشكل .
Rutherford:
طيب بور وبعدين ؟ كيف تفسر هذا التخبط وهذه الاشكالية اللي واقعين فيها ؟
Boher:
اقولك يا سيدي ، انتوا بتعرفوا الطيف الضوئي وبتسمعوا بأن الضوء المرئي يتحلل باستخدام منشور إلى سبعة ألوان ( من بينهم مشرفتنا الكيميائية ) هذه الطيف يعرف بالطيف المتصل لان هناك تداخل تدريجي من لون إلى أخر .
طيف الضوء المرئي ( طيف متصل )
ولو استبدلنا الضوء المرئي بمصدر للضوء أضيف إليه ملح يمكن تحويله إلى بخار فإن الطيف الناتج لا يكون مستمراً ومتصلاً بل نحصل على طيف خطي مكون من ألوان على هيئة خطوط ضيقة ومنفصلة عن بعضها البعض وكل خط يرادف ضوء ذي طاقة محددة وهذا معناه يا سادة يا كرام ان ذرات العناصر يمكنها أن تشع ضوءاً ذي طاقة محددة بمعنى أن الطاقة المنبعثة من الذرات ليست مجرد طاقة ولكنها محددة وذات قيم ثابته ومتميزة .
طيف العناصر ( طيف خطي )
وإذا استعملت مركبات لعناصر مختلفة على هيئة مصادر للضوء نلاحظ أن كل عنصر يعطي طيفه الخطي المميز له .
وبناءً على هذه المشاهدات اطلقها صريحة هنا ومن خلال هذا المنبر منبر بيت معلمي الكيمياء واعلن عن انطلاق علم جديد وهو علم ميكانيكا الكم الذي يقوم على افتراض أن الجسيمات الصغيرة في الكتلة مثل الالكترونات لا تتبع قوانين نيوتن عن الحركة ولا تتبع أيضاً بقية القوانين التقليدية للديناميكا الكهربية التي تصف التعاملات بين الشحنات المتحركة ولكنه علم له مباديء وأسس وقواعد مختلفة من خلالها يمكن تفسير كيفية وجود الالكترونات في الذرة .
سأذكر لكم الآن فروضي حول وجود الالكترونات في الفراغ حول النواة والتي توصلت إليها من خلال دراستي لأطياف العناصر وبالذات طيف عنصر الهيدروجين بالرغم من أنني اعترف انني لم انجح في تفسير أطياف بقية العناصر غير الهيدروجين نظراً لتعقد تركيبها ولكني واثق كل الثقه من صحة تفسيري وسيأتي بالتأكيد من يفسر أطياف بقية العناصر .
Thomson:
تفضل بور هات سمعنا تصورك عن كيفية وجود الالكترونات في الذرة.
Boher:
طيب طمسون إليك نظريتي الالكترونية ، في الحقيقة النظرية تتألف من عدة فروض أهمها مايلي :
* تتحرك الالكترونات في الفراغ حول النواة داخل الذرة في مسارات ( مدارات ) دائرية لكل مدار طاقة ثابته ومحددة .
ويبلغ عدد هذه المدارات سبعة مدارات اعطيتها الأرقام من 1 إلى 7 حسب قربها من النواة فالمدار رقم 1 هو الأقرب إلى النواة والمدار 2 أبعد وهكذا ، كما أني رمزت لكل مدار بحرف وهي ( ك ، ل ، م ، ن ، هـ ، و ، ز ) .
* في الحالة الطبيعية فإن الذرة لا تشع ضوءً ولكن عند انتقال الكترون من مدار ذي طاقة أقل إلى مدار ذي طاقة أعلى ثم عودته فإنه يشع ضوأً عند رجوعه إلى مداره الأقل في الطاقة .
Rutherford :
ممتاز بور كلام منطقي ومعقول .
Thomson:
فعلاً شغل متعوب عليه وهذا اللي عملته بور ثورة كبيرة الحقيقة في مفهوم الذرة .
Boher : شكراً شكراً اخواني اخجلتم تواضعنا : وهذا نموذج تفاعلي يشرح تصوري باختصار كل ما عليكم انكم تضغطوا على المدار المطلوب ان ينتقل إليه الالكترون وسترون ماذا يحدث .
مراحل تطور الذرة
جون دالتون
قام جون دالتون بقول التالي:
- تتكون المادة من دقائق صغيرة تسمى الذرات .
2- ذرات العنصر الواحد لها الصفات نفسها من حيث الشكل والكتلة ، وتختلف في هذه الصفات عن غيرها من
العناصر .
3- لا يمكن أن تنقسم الذرات أثناء التفاعل الكيميائي .
4- التفاعل الكيميائي هو اتحاد ذرة أو أكثر من عنصر ما مع ذرة أو أكثر من عنصر آخر .
ذرة دالتون:
مايكل فاراداي
قال فاراداي أن الذرات تحتوي على جسيمات مكهربة تدعى إلكترونات و قام بتجارب تحليل أملاح
لم يضع فاراداي أي نموذج
السير جوزيف طومسن
قال أن الذرة تحتوي على جسيمات سالبة الشحنة وهي الإلكترونات ، فلا بد أن تحتوي الذرة على شحنات موجبة تبقي الذرة متعادلة ، وعليه فقد تصور أن الذرة جسم مشحون بشحنة موجبة تتوزع بداخله الإلكترونات سالبة الشحنة
نموذج طومسن
إرنست رذرفورد
قام رذرفورد بتجربة تسليط أشعة ألفا على صفيحة من الذهب و كون استنتاجات أدت لنموذجه
لذا فنموذجه هو: تتكون الذرة من نواة صغيرة الحجم و كثيفة و موجبة الشحنة محاطة بإلكترونات صغيرة و سالبة الشحنة.
نموذج رذرفورد:
نيلز بور
افترض بور الأشياء التالية:
1- تدور الإلكترونات حول النواة في مدارات محددة و لها طاقات ثابتة و محددة.
2- عبر عن طاقة كل مدار بأرقام صحيحة من 1-7 سميت بالأعداد الكمية الرئيسية.
3- يتبع الإلكترون مساراً دائرياً حول النواة.
4- لا يفقد الإلكترون طاقة ما دام في مداره و إذا صعد لمدار أعلى فإنه يكتسب طاقة تسمى طيف امتصاص. و إذا نزل لمدار أدنى فإنه يفقد طاقة ضوئية تسمى طيف إنبعاث.
نموذج بور:
النموذج الذري الحديث: تتكون الذرة من نواة تحتوي على الشحنة الموجبة (بروتونات) تتركز فيها معظم الكتلة محاطة بإلكترونات سالبة الشحنة تتحرك بسرعة كبيرة و لها خواص الموجات بموجب معادلة رياضية و موجودة في فراغ حول النواة يكون احتمال وجودها فيه أكثر من 90% تسمى المجالات الإلكترونية.
