سلسلة تغريدات عن تطوّر نموذج الذرة ⚛
تطوّر نموذج الذرة عدة مرات تزامنًا مع تقدم المعرفة العلمية عند العلماء، هنا اعرض بعض النماذج الرئيسية ونبذة عنها.
تطوّر نموذج الذرة عدة مرات تزامنًا مع تقدم المعرفة العلمية عند العلماء، هنا اعرض بعض النماذج الرئيسية ونبذة عنها.
١
بدأت قصة الذرة من الفيلسوف اليوناني ديمقريطس (400 عام قبل الميلاد) وهو أول شخص استخدم مصطلح الذرة وتعني شيء غير قابل للتجزئة. اعتقد ديمقريطس أنه إذا أخذت أي مادة، وقسمتها باستمرار، فسوف تصل في النهاية إلى نقطة لا يمكن تقسيمها وهي ما أسماه بالذرة!
بدأت قصة الذرة من الفيلسوف اليوناني ديمقريطس (400 عام قبل الميلاد) وهو أول شخص استخدم مصطلح الذرة وتعني شيء غير قابل للتجزئة. اعتقد ديمقريطس أنه إذا أخذت أي مادة، وقسمتها باستمرار، فسوف تصل في النهاية إلى نقطة لا يمكن تقسيمها وهي ما أسماه بالذرة!
٢
أطلق ديمقريطس على هذا الاعتقاد "نظرية الكون" وذكر بعض النقاط حول نظريته ومنها:
- تتكون كل المواد من ذرات، وهي أجزاء صغيرة من المادة لا يمكن رؤيتها.
- يوجد فراغ بين الذرات.
- الذرات صلبة تمامًا وليس لها بنية داخلية.
- تختلف الذرات في الحجم والوزن والشكل حسب اختلاف المادة.
أطلق ديمقريطس على هذا الاعتقاد "نظرية الكون" وذكر بعض النقاط حول نظريته ومنها:
- تتكون كل المواد من ذرات، وهي أجزاء صغيرة من المادة لا يمكن رؤيتها.
- يوجد فراغ بين الذرات.
- الذرات صلبة تمامًا وليس لها بنية داخلية.
- تختلف الذرات في الحجم والوزن والشكل حسب اختلاف المادة.
٣
في عام 1803 كان جون دالتون أول من قام بتطوير نظرية ديمقريطس ووضع أول نموذج حديث للذرة، مفاده أن:
- المادة مصنوعة من ذرات صغيرة غير قابلة للتجزئة.
- لا يمكن تقسيم الذرات أو تكوينها أو تدميرها.
- عندما تتفاعل العناصر، فإن ذراتها تتحد لتشكل مركبات جديدة.
في عام 1803 كان جون دالتون أول من قام بتطوير نظرية ديمقريطس ووضع أول نموذج حديث للذرة، مفاده أن:
- المادة مصنوعة من ذرات صغيرة غير قابلة للتجزئة.
- لا يمكن تقسيم الذرات أو تكوينها أو تدميرها.
- عندما تتفاعل العناصر، فإن ذراتها تتحد لتشكل مركبات جديدة.
٤
بعد مرور حوالي قرن من الزمن (1904) اكتشف الإلكترون على يد الفيزيائي جوزيف تومسون، وقام بوضع نموذج جديد للذرة
- في الذرة، تكون الشحنات الموجبة والسالبة متساوية لذا فهي محايدة كهربائيًا أي ليس لها شحنة.
- تتكون الذرة من كرة من الشحنات الموجبة مع إلكترونات سالبة الشحنة فيها.
بعد مرور حوالي قرن من الزمن (1904) اكتشف الإلكترون على يد الفيزيائي جوزيف تومسون، وقام بوضع نموذج جديد للذرة
- في الذرة، تكون الشحنات الموجبة والسالبة متساوية لذا فهي محايدة كهربائيًا أي ليس لها شحنة.
- تتكون الذرة من كرة من الشحنات الموجبة مع إلكترونات سالبة الشحنة فيها.
٥
رغم اكتشاف تومسون للإلكترونات إلا أنه لم يتوصل إلى كيفية حركتها.
لم يصمد نموذج تومسون طويلًا، حتى أتى الفيزيائي إرنست رذرفورد (1909)، الذي لم يكن مقتنعًا بنموذج الذرة الذي اقترحه تومسون، وهكذا قام بإجراء تجربة فاكتشف وجود شحنة موجبة في مركز الذرة، وأسماها بالنواة.
رغم اكتشاف تومسون للإلكترونات إلا أنه لم يتوصل إلى كيفية حركتها.
لم يصمد نموذج تومسون طويلًا، حتى أتى الفيزيائي إرنست رذرفورد (1909)، الذي لم يكن مقتنعًا بنموذج الذرة الذي اقترحه تومسون، وهكذا قام بإجراء تجربة فاكتشف وجود شحنة موجبة في مركز الذرة، وأسماها بالنواة.
٦
أهم نقاط نموذج رذرفورد للذرة:
- نواة الذرة عبارة عن كتلة كثيفة من الجسيمات الموجبة الشحنة.
- تدور الإلكترونات حول النواة مثل دوران الكواكب حول الشمس.
- معظم الذرات مساحة فارغة.
طرح هذا النموذج سؤال مهم جدًا: وهو لماذا لا تنجذب الجسيمات سالبة الشحنة إلى النواة الموجبة؟
أهم نقاط نموذج رذرفورد للذرة:
- نواة الذرة عبارة عن كتلة كثيفة من الجسيمات الموجبة الشحنة.
- تدور الإلكترونات حول النواة مثل دوران الكواكب حول الشمس.
- معظم الذرات مساحة فارغة.
طرح هذا النموذج سؤال مهم جدًا: وهو لماذا لا تنجذب الجسيمات سالبة الشحنة إلى النواة الموجبة؟
٧
بعدها بعامين (1913) تمكن نيلز بور من تحسين نموذج رذرفورد بإستخدام معرفته فيزياء الكم، حيث تمكن من الإجابة عن سبب عدم انجذاب الإلكترونات للنواة.
وأهم النقاط في نموذج بور هي:
- تدور الإلكترونات حول النواة في مدارات ذات حجم وطاقة محددين.
يتبع....
بعدها بعامين (1913) تمكن نيلز بور من تحسين نموذج رذرفورد بإستخدام معرفته فيزياء الكم، حيث تمكن من الإجابة عن سبب عدم انجذاب الإلكترونات للنواة.
وأهم النقاط في نموذج بور هي:
- تدور الإلكترونات حول النواة في مدارات ذات حجم وطاقة محددين.
يتبع....
٨
- ترتبط طاقة المدار بحجمه. كلما قلت الطاقة، صغر المدار.
- تستقر الإلكترونات في المدارات، وتنتقل بين المدارات عند اكتساب أو فقدان الطاقة.
- عند اكتساب الطاقة، تتحرك الإلكترونات إلى مدار أبعد من النواة، والعكس عند فقدان الطاقة، حيث تتحرك الإلكترونات إلى مدار أقرب من النواة.
- ترتبط طاقة المدار بحجمه. كلما قلت الطاقة، صغر المدار.
- تستقر الإلكترونات في المدارات، وتنتقل بين المدارات عند اكتساب أو فقدان الطاقة.
- عند اكتساب الطاقة، تتحرك الإلكترونات إلى مدار أبعد من النواة، والعكس عند فقدان الطاقة، حيث تتحرك الإلكترونات إلى مدار أقرب من النواة.
٩
أبرز العيوب في نموذج بور هو أن الإلكترونات لا تتحرك في مدار أو مسار معين، وهنا يظهر عراف ميكانيكا الكم إروين شرودنغر
كعادته إروين شرودنغر يأتي بأفكاره الثورية، حيث استخدم مبدأ عدم اليقين لهايزنبرغ للتوصل إلى نموذج جديد للذرة!
أبرز العيوب في نموذج بور هو أن الإلكترونات لا تتحرك في مدار أو مسار معين، وهنا يظهر عراف ميكانيكا الكم إروين شرودنغر
كعادته إروين شرودنغر يأتي بأفكاره الثورية، حيث استخدم مبدأ عدم اليقين لهايزنبرغ للتوصل إلى نموذج جديد للذرة!
١٠
نموذج شرودنغر للذرة
- لا تتحرك الإلكترونات حول النواة في مدارات، بل توجد في مستويات طاقة معينة على شكل سحابة.
- يمكننا أن نتوقع موقع الإلكترون لكن لا يمكننا أن تحديد موقعه على وجه اليقين.
- يساعدنا المدار على التنبؤ بالمنطقة التي يمكننا أن نجد فيها الإلكترون.
نموذج شرودنغر للذرة
- لا تتحرك الإلكترونات حول النواة في مدارات، بل توجد في مستويات طاقة معينة على شكل سحابة.
- يمكننا أن نتوقع موقع الإلكترون لكن لا يمكننا أن تحديد موقعه على وجه اليقين.
- يساعدنا المدار على التنبؤ بالمنطقة التي يمكننا أن نجد فيها الإلكترون.
كل تطوّر بدأ بطرح سؤال ومحاولة البحث الإجابة، حتى لو لم تكن الإجابة صحيحة تمامًا إلا أنها كانت خطوة أساسية لما جاء بعدها. ولهذا يقال: "في العلم، يمكن أن تكون النظرية الخاطئة ذات قيمة وأفضل من عدم وجود نظرية على الإطلاق!"
*** تمت ***
*** تمت ***
جاري تحميل الاقتراحات...