نموذج رذرفورد الذري

نحن نعلم أن بنية الذرة تتكون من إلكترونات وبروتونات ونيوترونات. تم تقديم هذا بدقة بعد أن توصل العديد من العلماء إلى نماذج مختلفة. قدم إرنست رذرفورد النموذج الكلاسيكي للذرة يسمى نموذج رذرفورد الذري أو نموذج رذرفورد للذرة. ومع ذلك ، لم يعد يعتبر التمثيل الدقيق للذرة بعد الآن. دعنا نعرف المزيد عن هذا النموذج.

تعريف نموذج رذرفورد الذري

اقترح رذرفورد أن الذرة تتكون من مساحة فارغة في الغالب مع إلكترونات تدور في مجموعة ومسارات يمكن التنب بها حول نواة ثابتة موجبة الشحنة.

تاريخ تجربة نموذج رذرفورد

يعود مفهوم الذرة إلى 400 قبل الميلاد عندما تصور الفيلسوف اليوناني ديموقريطوس الفكرة لأول مرة. ومع ذلك ، لم يكن حتى عام 1803 اقترح جون دالتون فكرة الذرة مرة أخرى. لكن في ذلك الوقت ، كانت الذرات تعتبر غير قابلة للتجزئة. استمرت فكرة الذرة كجسيمات غير قابلة للتجزئة حتى عام 1897 عندما قام الفيزيائي البريطاني طومسون باكتشاف جسيمات سالبة الشحنة والتي سميت فيما بعد بالإلكترونات.

اقترح نموذجًا على أساس ذلك حيث أوضح أن الإلكترونات مدمجة بشكل موحد في مصفوفة موجبة الشحنة. تم تسمية النموذج بنموذج حلوى البرقوق. ومع ذلك ، كان لنموذج حلوى البرقوق الخاص بطومسون بعض القيود. فشل في شرح بعض النتائج التجريبية المتعلقة بالتركيب الذري للعناصر.

اقترح الفيزيائي البريطاني "إرنست رذرفورد" نموذجًا للبنية الذرية يُعرف باسم نموذج رذرفورد للذرات. أجرى تجربة حيث قام بقصف جسيمات ألفا في صفيحة رقيقة من الذهب. في هذه التجربة ، درس مسار جسيمات الفا بعد التفاعل مع الصفيحة الرقيقة من الذهب.

تعرف المزيد حول التركيبب الذري والجزيئي

- ما هي الذرة

- ما هي الأيونات

- ما هو الهيدروجين

- ما هو الالكترون

- ما هو العدد الكتلي

- الكتلة الذرية

- النظائر

تجربة نموذج رذرفورد الذري

في تجربة رذرفورد ، قصف تيارات عالية الطاقة من جسيمات ألفا على رقاقة ذهبية رفيعة بسمك 100 نانومتر. تم توجيه تيارات جسيمات الفا من مصدر مشع. أجرى التجربة لدراسة الانحراف الناتج في مسار جسيمات الفا بعد التفاعل مع الصفيحة الرقيقة من الذهب. لدراسة الانحراف ، وضع شاشة مكونة من كبريتيد الزنك حول رقائق الذهب. تناقض الملاحظات التي قدمها رذرفورد مع نموذج حلوى البرقوق الذي قدمه طومسون.

ملاحظات لتجربة نموذج رذرفورد

على أساس الملاحظات التي تم إجراؤها أثناء التجربة ، خلص رذرفورد إلى ذلك

1. الفراغ الرئيسي في الذرة فارغ - مر جزء كبير من جسيمات ألفا عبر الصفيحة الذهبية دون انحراف. لذلك ، يجب أن يكون الجزء الأكبر من الذرة فارغًا.

2. لا يتم توزيع الشحنة الموجبة في الذرة بشكل موحد وتتركز في حجم صغير جدًا - قليل من جسيمات ألفا عند قصفها كانت تنحرف بواسطة الصفيحة الذهبية. كانت تنحرف بدقة وبزوايا صغيرة جدًا. لذلك توصل إلى الاستنتاج أعلاه.

3. عدد قليل جدًا من جسيمات ألفا انحرفت بزوايا كبيرة أو انحرفت للخلف. علاوة على ذلك ، فقد انحرف عدد قليل جدًا من الجسيمات عند 180 درجة. لذلك ، خلص إلى أن الجسيمات موجبة الشحنة تغطي حجمًا صغيرًا من الذرة مقارنة بالحجم الكلي للذرة.

مسلمات نموذج رذرفورد الذري بناءً على الملاحظات والاستنتاجات

• تتكون الذرة من جسيمات موجبة الشحنة. تركزت غالبية كتلة الذرة في منطقة صغيرة جدًا. كانت تسمى هذه المنطقة من الذرة بنواة الذرة. اكتشف لاحقًا أن نواة الذرة الصغيرة جدًا والكثيفة تتكون من نيوترونات وبروتونات.

• نواة الذرات محاطة بجسيمات سالبة الشحنة تسمى الإلكترونات. تدور الإلكترونات حول النواة في مسار دائري ثابت بسرعة عالية جدًا. سميت هذه المسارات الدائرية الثابتة باسم "المدارات".

• لا تحتوي الذرة على شحنة صافية أو أنها محايدة كهربائيًا لأن الإلكترونات مشحونة سالبًا والنواة المركزة بكثافة مشحونة إيجابياً. تعمل قوة كهروستاتيكية قوية من عوامل الجذب على تماسك النواة والإلكترونات.

• حجم نواة الذرة صغير جدًا مقارنة بالحجم الكلي للذرة.

عيوب نموذج رذرفورد الذري

لم تكن تجربة رذرفورد قادرة على تفسير أشياء معينة. هم انهم:

• كان نموذج رذرفورد غير قادر على تفسير استقرار الذرة. وفقًا لافتراض رذرفورد ، تدور الإلكترونات بسرعة عالية جدًا حول نواة ذرة في مدار ثابت. ومع ذلك ، أوضح ماكسويل أن الجسيمات المشحونة المتسارعة تطلق إشعاعات كهرومغناطيسية. لذلك ، فإن الإلكترونات التي تدور حول النواة ستطلق الإشعاع الكهرومغناطيسي.

• سيكون للإشعاع الكهرومغناطيسي طاقة من الحركة الإلكترونية مما يؤدي إلى تقلص المدارات تدريجياً. أخيرًا ، ستتقلص المدارات وتنهار في نواة الذرة. وفقًا للحسابات ، إذا تم اتباع تفسير ماكسويل ، فسوف ينهار نموذج رذرفورد خلال 10-8 ثوانٍ. لذلك ، لم يكن نموذج رذرفورد الذري يتبع نظرية ماكسويل ولم يكن قادرًا على تفسير استقرار الذرة.

• كانت نظرية رذرفورد غير مكتملة لأنها لم تذكر أي شيء عن ترتيب الإلكترونات في المدار. كان هذا أحد العوائق الرئيسية لنموذج رذرفورد الذري.

نتيجة

على الرغم من أن النماذج الذرية المبكرة كانت غير دقيقة ولم تستطع تفسير بنية الذرة والنتائج التجريبية بشكل صحيح. لكنها شكلت أساس ميكانيكا الكم وساعدت في التطور المستقبلي لميكانيكا الكم.

أسئلة محلولة

سؤال: قم بتسمية الجزء من الذرة الذي تم اكتشافه بواسطة تجربة تشتت جسيمات الفا رذرفورد

• الإلكترونات

• البروتونات

• النيوترونات

• النواة

جواب: الجواب 4. أدت تجربة تشتت جسيمات رذرفورد ألفا إلى اكتشاف النواة.

تعديل المقال