بسم الله الرحمن الرحیم نظریه های اتمی
Download
Report
Transcript بسم الله الرحمن الرحیم نظریه های اتمی
تحقیق وجمع
آوری:مناشاهباز
سرکارخانم
رضاپور
1ـ دموكريت
2ـتالس
3ـارسطو.
4ـ بويل
5ـ دالتون
6ـ فارادي
7ـ تامسون
8ـ میلیكان
9ـ رونتگن.
-10بكرل.
11ـ ماري كوري.
12ـ تامسون:
13ـ رادرفورد
14ـ چادويك.
15ـ موزلي
16ـ بونزن.
17ـ آنگستروم
18ـ بور
19ـ شرودينگر
20ـ پائولي.
21ـ هوند
نظريه دموکريت
طبق اين نظريه اجسام و اجرام محسوس تشکل يافتهاند از مجموعهای از ذرات
بسیار ريز غیر محسوس و غیر قابل شکستن .به عقیده دموکريت هر جسمی که
به وسیله شکستن يا بريدن و غیره دو تا میشود در واقع به اين صورت است
که ذراتی که در کنار هم قرار داشتند از يکديگر دور میشوند ولی بر پايه
ديدگاه بیشتر فیلسوفان وقتی که جسمی را دو قسمت میکنیم واقعا يک واحد
واقعی را تبديل به دو واحد میکنیم و نیز طبق نظريه دموکريت خود ذرات
تشکیل دهنده اجسام محسوس نشکن و غیر قابل تقسیم میباشند يعنی منقسم شدن
و دو پاره شدن آنها محال است بر خالف نظريه ديگران که واحد جسم هر
اندازه ريز و کوچک باشد خاصیت قابلیت انقسام از او سلب نمیشود بنابر
نظريه دموکريت هر يک از ذرات تشکیل دهنده جسم خود دارای طول و
عرض و عمق است و وحدت اتصالی دارد و در حقیقت جسم واقعی يعنی واحد
جسم همان ذرات میباشند و اجسام محسوسه هر کدام مجموعهای از عدهای از
اجسام کوچکتر میباشند و در حقیقت دموکريت از نظر فلسفی يعنی از آن
نظر که مربوط است به حقیقت جسم با ديگران اختالفی ندارد و با آنها هماهنگ
است که حقیقت جسم عبارت است از جوهر قابل ابعاد سهگانه اختالفش با ساير
حکما در باره حقیقت جسم نیست در باره مصداق آن حقیقت ستيعنی از نظر
علمی و حسی است که آيا اجسام محسوس هر کدام يک واحد جسم واقعی
میباشند يا هر کدام مجموعهای از واحدهای جسم میباشند اختالف نظر
ديگرش در قابلیت بخش شدن ذرات بودهاست که به عقیده او ذرات بخشناپذير
میباشند و به باور ساير فالسفه واحد جسم هر اندازه کوچک باشد بخشپذيری
آن همچنان محفوظ است اين اختالف نظر البته فلسفی است نه علمی.
منبع:ويکی پديا
تالس آب را عنصر اصلي سازنده ي جهان هستي مي دانست.
ارسطو پس از تالس ,سه عنصر هوا و خاك و آتش را به آب
اضافه كرد .در آن زمان چهار عنصر ،عناصر كاينات
تصور مي شد.
بويل مفهوم تازه اي از عنصر را ارائه داد (تعريف دو
دانشمند يعني تالس و ارسطو از عنصر درست نبود)به اين
معني كه ماده اي كه نمي توان آن را به مواد ساده تري تبديل
كرد و شیمي را علمي تجربي و عملي دانست (سه ابزار
يونانیان يعني مشاهده و انديشیدن و نتیجه گیري را كافي
ندانست).
١٦٦١میالدی رابرت بويل دانشمند انگلیسی با
انتشار کتابی با عنوان شیمی دان شکاک مفهوم تازه
ای از عنصر را معرفی کرد .وی دراين کتاب
ضمن معرفی عنصر به عنوان ماده ای که نمی توان
ان را به مواد ساده تر تبديل کرد شیمی را علمی
تجربی نامید و از دانشمندان خواست که افزون بر
مشاهده کردن انديشیدن و نتیجه گیری کردن که هر
سه تنها ابزار يونانیان در مطالعهی طبیعت بود به
پژوهش های علمی نیز اقدام کنند
نظريه ي اتمي دالتون:
دالتون نظريه اتمي خود را با اجراي آزمايش در هفت بند بیان كرد.
-1ماده از ذره هاي تجزيه ناپذيري به نام اتم ساخته شده است.
-2همه ي اتم ها يك عنصر ،مشابه يكديگرند.
-3اتم ها نه به وجود مي آيند و نه از بین مي روند.
-4همه ي اتم هاي يك عنصر جرم يكسان و خواص شیمیايي يكسان
دارند.
-5اتم هاي عنصرهاي مختلف به هم متصل مي شوند و مولكول ها
را به وجود مي آورند.
-6در هر مولكول از يك تركیب معین ,همواره نوع و تعداد نسبي
اتم هاي سازنده ي آن يكسان است.
-7واكنش هاي شیمیايي شامل جابه جايي اتم ها و يا تغییر در شیوه
ي اتصال آن ها است.
نظريه هاي دالتون نارسايي ها و ايرادهايي دارد و اما آغازي مهم
بود.
مواردي كه نظريه ي دالتون نمي توانست توجیه كند:
-1پديده ي برقكافت (الكترولیز) و نتايج مربوط به آن
-2پیوند يوني ـ فرق يون با اتم خنثي
-3پرتو كاتدي
-4پرتوزايي و واكنش هاي هسته اي
-5مفهوم ظرفیت در عناصر گوناگون
-6پديده ي ايزوتوپي
.مايکل فارادی دانشمند معروف انگلیسی مشاهده کرد که به هنگام
عبور جريان برق از میان محلول يک ترکیب شیمیايی
فلزکار(برق کافت) يک واکنش شیمیايی در ان به وقوع می پیوندد
.فیزيک دان ها رای توجیه اين مطلب ذره ای بنیادی پیشنهاد
کردند و ان را الکترون نامیدنداما درآ زمان به وجود رابطه میان
اتم و الکترون پی برده نشد .و بعد از ان تا مسون با آزمايش
هوشمندانه ای به نتايج جالبی دست يافت که به اين شرح می باشند
-١:پرتو های کاتدی (مانند نور) به خط راست حرکت میکنند .
چون اگر در مسیر پرتو های کاتديیک جسم را قرار دهیم سايه ی
ان جسم در انتهای لوله مشاهده می شود -٢.پرتو های اتدی به
هنگام عبور گاز رقیق درون لوله را ملتهب می سازد .پر تو های
کاتديضمن عبور از لوله بخشی از انرژی خود را به اتمهای
گازی داخل لوله منتقل میکنند و اتمهای گازيپرانرژی میشوند اين
اتمها ی گازی پرانرژی انرژی خود را بصو رت ور به ما پس
می دهند -٣.پر تو های کاتدی دارای بار الکتريکی منفی هستند
اگر در مسیر پرتو های کا تديیک میدانالکتريکی قرار دهیم پرتو
های آندی سمت قطب مثبت منحرف میشوند بنابر اين دارای
بارالکتريکیمنفی هستند .همه ی مواد دارای الکترون هستند .
جنس کاتد هر چه باشد پرتو ايی باخواص يکسان تولید
میشودبنابراين پرتوهای کاتدی به نوع کاتد بستگی ندارد و اين
پرتوهابايد از چیزی ساخته شده باشند که در همه يمواد مشترک
باشند اين ذرات دارای بار منفی تامسون بعد ها الکترون نام
گرفت .در حالی که تامسون مشغول مطالعه بر روی پرتوهای
کاتدی بود کشف بسیار مهمی در فرانسهبه وقوع پیوست
نظريه اتمي تامسون
در اواسط قرن نوزدهم عده اي از دانشمندان با انجام آزمايش هايي تقسیم
ناپذير بودن اتم رارد كردندو پي بردند كه اتم از ذرات بسیار ريزي تشكیل
شده است.كه به ذرات سازنده اتم زير اتمي مي گويند.براي نخستین بار
جوزف تامسون با استفاده از المپپرتو كاتدي به ماهیت زير اتمي ها پي
برد.وي به دوسر الكترود مثبت و منفي المپ اختالف پتانسیل الكتريكي وصل
كردو مشاهده كرد كه پرتو كاتدي ازالكترودمنفي (كاتد) به الكترود
مثبت(آند)میرود .سپس در مسیر پرتو كاتدي میدان مغناطیسي قرار داد و
مشاهده كرد كه پرتو كاتدي به سمت قطب مثبت منحرف میشود ..و همچنین
پره دار قرار داد و بر اثر برخورد پرتو به توربین ،
در اين مسیر ،توربین ّ
توربین شروع به حركت مي كرد .وي با تكیه بر آزمايش هاي خود به اين
نتیجه رسید كه ذرات سازنده پرتو كاتدي داراي بارالكتريكي منفي هستند و
همچنین عالوه بر ماهیت موجي كه پرتو دارد ،ماهیت ذره اي نیز از حود
نشان مي دهد .تامسون اين ذرات منفي را ،الكترون نامید .و بعد ها وي
دريافت كه ذرات سازنده پرتو كاتدي در تمام مواد وجود دارند .وي با استناد
بر استنتاج هاي خود نظريه اتمي خود را مطرح ساخت .مطابق اين مدل ،اتم
از بار الكتريكي منفي ( الكترون ) و بار الكتريكي مثبت تشكیل شده است كه
به صورت يكنواخت در سراسر اتم پخش شده است .
مدل اتمي تامسون (كیك كشمشي ،مدل هندوانه اي يا ژله میوه دار)
-1الكترون با بار منفي ،درون فضاي ابرگونه با بار مثبت ،پراكنده شده اند.
-2اتم در مجموع خنثي است .مقدار با مثبت با بار منفي برابر است.
-3اين ابر كروي مثبت ،جرمي ندارد و جرم اتم به تعداد الكترون آن بستگي
دارد.
-4جرم زياد اتم از وجود تعداد بسیار زيادي الكترون در آن ناشي مي شود.
اندازه گیری بار الکترون توسط میلیکان:
رابرت میلیکان دانشمند امريکايی طی يک آزمايش
هوشمندانه توانست يکی از کمیت های بسیار مهم الکترون
يعنی مقدار بار الکتريکی آن را اندازه گیری نمايد .بعد از
اندازه گیری بار الکترون توسط میلیکان با توجه به
آزمايشات تامسون اندازه گیری جرم الکترون نیز میسر
گرديد .که اين دو کمیت برابرند با :
m = 9.1*10-28g
e=1.6*10-19c ,
از نوری در تاريکی تا کشف اشعه ايکس
عکسبرداری با اشعه ايکس از جمله اقدامات تشخیصی ارزشمند در دنیای
پزشکی است .اما جالب است بدانید که کشف اين اشعه در سال ١۸۹۵توسط
ويلهلم کنراد رونتگن صورت گرفت ،فیزيکدانی که هیچ عالقهای به تحقیق
در زمینه پزشکی نداشت.
البته قبل از رونتگن هم دانشمندان متوجه شده بودند که پرتوهای کاتدی
میتوانند به قطعات نازکی از فلز نفوذ کنند .به عالوه ،آنها متوجه شده بودند
که اين اشعهها قادرند يک صفحه نمايش فلورسنت را که در فاصله ٣تا ۵
سانتیمتری از يک پنجره آلومینیمی نازک در لوله شیشهای حاوی اين اشعهها
قرار گرفته باشد ،روشن کنند .با توجه به اين يافتهها ،رونتگن يک لوله
شیشهای را با استفاده از يک مقوای مشکی پوشاند و خروج اشعههای کاتدی
را از آن مورد بررسی دقیق قرار داد.
او در حین انجام آزمايش متوجه تابش يک روشنايی در آزمايشگاه تاريکش و
به فاصله چند متر دورتر از لوله شیشهای شد و در ابتدا تصور کرد که وجود
يک پارگی در پوشش مقوايی موجب فرار نور از لوله و ايجاد روشنايی شده
است.
اما بعد فهمید که داستان ،يک چیز ديگر است :اشعهها پس از خروج از شیشه
از پوشش مقوايی مشکی دور آن نیز عبور کرده بودند و روی يک صفحه
فلورسنت که کمی جلوتر بود ،ظاهر شده بودند .رونتگن متوجه شد که اين
اشعه جديد میتواند در مواد جامد هم نفوذ کند و تصويری از يک اسکلت
انسانی را در نگاتیو عکاسی ثبت کند .کشف رونتگن خارقالعاده بود و به
همین دلیل در سال ،١۹۰١اولین سال اهدای جوايز نوبل ،اين جايزه را به
خاطر کشف تصادفی آنچه که امروزه اشعه ايکس نامیده میشود ،به دست
آورد.
هانري ِب ْك ِرل فیزيكدان برجسته فرانسوي در نیمه دسامبر
1852م متولد گرديد .پدر و برادرش از فیزيكدانان معروف
بودند .بنابراين وي نیز به اين رشته عالقهمند گرديد .پس از
كشف اشعه ايكس توسط رونتْ ِگن دانشمند آلماني ،بكرل
درصدد كشف اجسامي برآمد كه از خود ،اشعه ايكس را
ساطع ميكنند .وي تحقیقات خود بر روي خاصیت تشعشع
راديواكتیو متمركز و آن را در 2مارس 1896م كشف نمود
و چند ماه بعد در 30ژوئن همان سال عناصر راديواكتیو
اورانیوم را كشف نمود .كارها و تحقیقات بكرل باعث شد تا
به همراه دو نفر از شاگردانش به نامهاي مادام و پ ِیر كوري
زوج دانشمند فرانسوي ،در سال 1903م برنده جايزه نوبل
كرل به آغاز عصر تازهاي
در فیزيك شود .نتیجه تالشهاي بِ ِ
به نام "عصر اتم" انجامید و به همین سبب او را "پدر علم
فیزيك جديد" ميدانند .هانري بكرل سرانجام پس از 56سال
تالش و تحقیق ،در 25اوت 1908م درگذشت( .ر.ك15 :
دسامبر)
ماری کوری
شیمی ــ فیزيکدان فرانسوی لهستانی تبار .او با همکاری
شوهرش پی ير کوری دو عنصر جديد راديوآکتیو کشف
کرد :پولونیوم و راديوم که وجودش را مفروض دانسته
بود .او نخستین زنی است که در ،1906در پی درگذشت
شوهرش ،به استادی دانشکده ی سوربون انتخاب شد.
بنیانگذار «انستیتو راديوم پاريس» است .وزن اتمی راديوم
را او تعیین کرد.
رادرفورد :انجام 2آزمايش مهم و كشف عدد اتمي.
آزمايش اول) عبور پرتوهاي مواد پرتوزا (راديو
اكتیو)
از میان صفحه هاي باردار وجداسازي 3پرتو
آلفا (با بار ، )+بتا (با بار )-و گاما (خنثي).
آزمايش دوم) بمباران ورقه ي نازكي از طال با ذره هاي
آلفا
و مشاهده ي عبور بخش عمده ي آن ها (بدون انحراف)
و انحراف تعداد زيادي از آن ها با زاويه ي كم
و بازگشت (انحراف با زاويه ي بیش از 90درجه) تعداد
بسیار اندكي از آن ها
(زمینه ي كشف پروتون)
هم چنین ارائه مدل اتمي هسته دار (بر اساس آزمايش
دوم):
)1بیش تر حجم اتم را فضاي خالي تشكیل مي دهد.
)2يك میدان الكتريكي قوي در اتم وجود دارد.
)3اتم ها هسته أي بسیار كوچك با جرم بسیار زياد
دارند.
در سال ١۹٣٢يکی از دانشجويان پرتالش
وبا ذکاوت او که جیمز چادويک نام داشت با
طراحی ازمايشی هوشمندانه وجود اين ذره
ی خنثی را در اتم با اثبات رسانید .آزمايش
چادويک ازاين قرار بود که :او ذرات الفا
تاباند و در اثر )Beرا به اتم های بريلیم (
)Cواکنش هسته ای انجام شده کربن (
ونوترون به دست امد .وی نام اين ذره ی
جديد را نوترون نام نهاد .
موزلي :مطالعه روي تولید پرتوهاي ايكس
رابرت بونزن
-1طراحی چراغ بونزن
-2اختراع دستگاه طیف بین
-3کشف عناصر روبیديم و سزيم حین انجام
آزمايش روی يک سنگ معدنی لیتیم دار
آنگستروم :كشف 4خط طیف نشري
هیدروژن و طول موج آنها.
بور :ارائه ي مدل اتمي سیاره اي براي اتم هیدروژن ،با 6
ويژگي:
)1الكترون در اتم هیدروژن در مسیري دايره أي به دور
هسته گردش مي كند.
)2انرژي اين الكترون با فاصله ي آن از هسته رابطه ي
مستقیم دارد.
)3اين الكترون فقط مي تواند در فاصله هاي معیني به دور
هسته گردش كند و تعداد كمي از اين مدارهاي مجاز
(ترازهاي انرژي) در اتم موجود است.
)4اين الكترون معموالً در پايین ترين تراز انرژي ممكن
(حالت پايه) قرار دارد.
)5مقدار معیني انرژي ،اين الكترون را به تراز باالتر
(حالت برانگیخته) مي فرستد.
)6الكترون درحالت برانگیخته ناپايدارست وبادادن انرژي به
حالت پايه برمي گردد.
شرودينگر به کمک معادالت رياضی موفق شد احتمال
حضور الکترون را در حجم معینی از فضا اندازه
بگیرد(.اين فضا را که احتمال حضور الکترون در آن جا
زياد است اوربیتال نامید) .
شرودينگر برای مشخص کردن هر يک از اوربیتال های
استفاده کرد n , l , mlيک اتم از 3عدد کوانتومی
(اعداد کوانتومی)
عدد کوانتومی اصلی ) معرف اليه های الکترونی ( n
(همان تراز های انرژی در مدل بور )
عدد کوانتومی اوربیتالی ) معرف زير اليه ها ( l
عدد کوانتومی مغناطیسی ) جهت گیری اوربیتال ( ml
ها را در فضا را معین می کند
عدد کوانتومی مغناطیسی اسپین ) برای مشخص ( ms
کردن جهت چرخش الکترون به دور خودش بکار می
رود .چهارمین عدد کوانتومی(اصل طرد پاولی ) بیان
می کند که هر الکترون اضافه بر حرکت
اوربیتالی(چرخش به دور هسته ) دارای حرکت اسپینی
(چرخش به دور خود ) نیز است .
در واقع در اين مدل با دادن اعداد کوانتومی به هر
الکترون ،برای آن شناسنامه ای درست می کنیم و هیچ
دو الکترونی يافت نمی شود که هر چهار عدد کوانتومی
آنها با هم يکسان باشند.
.
تازه ترين مدل اتم که بر پايه خواص موجی الکترون ها استوار است به وسیله
نظريه کوانتومی ارايه می شود.
در مدل کوانتومی مانند مدل بور برای الکترون ها سطوح انرژی در نظر
گرفته می شود.
در مدل کوانتومی بر خالف مدل بور برای حرکت الکترون به دور هسته
مسیر دقیقی توصیف نمی شود.
در مدل کوانتومی با اوربیتال ( احتمال حضور الکترون در فضای معینی در
اطراف هسته ) سر و کار داريم.
هر اوربیتال حداکثر با 2الکترون اشغال می شود.
تصور ساده اوربیتال :موقعیت پرنده در قفس دارای ظرف غذا( احتمال
حضور پرنده در اطراف غذا بیشتر است )
احتمال نسبی حضور الکترون را در اطراف هسته اتم می توان داشت ولی
چگونگی جابه جا شدن الکترون را از نقطه ای به نقطه ديگر نمی توان
مشخص کرد.
احتمال حضور الکترون را با نقطه نشان می دهندو تراکم اين نقاط در
اطراف هسته به صورت ابری در می آيد که برای نمايش مدل ابر الکترونی
بکار می رود.
هر کجا تراکم ابر الکترونی بیشتر باشد احتمال حضور الکترون بیشتر است.
اوربیتال :فضايی به شکل کره دور هسته که احتمال يافتن الکترون در آن
فضا بیش از %90باشد(.تعريف دقیق تر )
اوربیتال :به ناحیه ای پیرامون هسته اتم گفته می شود که در آن احتمال يافتن
الکترون ها زياد است.
در مدل کوانتومی ،اتم به صورت خوشه مرکزی از نوترون ها و پروتون ها
توصیف می شود که توسط الکترون هايی که در حال حرکت اند احاطه شده
اند
پائولي :ارائه ي اصلي معروف
به اصل طرد پائولي:
هیچ اوربیتالي در اتم نمي تواند
بیش از دو الكترون در خود جاي
دهد يا در يك اتم ،دو الكترون
نمي توان يافت كه هر چهار عدد
كوانتمي آنها برابر باشد.
هوند:
ارائه ي قاعده أي معروف به قاعده ي هوند:
يك زيراليه ،ابتدا نیمه پر مي شود و سپس شروع به كامل شدن مي نمايد.