مواردی که به کمک نظریه ی اتمی دالتون قابل توجیه است

Download Report

Transcript مواردی که به کمک نظریه ی اتمی دالتون قابل توجیه است

Slide 1


Slide 2

2


Slide 3

3

Montage of some highly influential scientists from a
variety of scientific fields. From left to right:
Top row: Archimedes, Aristotle, Ibn al-Haytham,
Leonardo da Vinci, Galileo Galilei, Antonie van
Leeuwenhoek;
Second row: Isaac Newton, James Hutton, Antoine
Lavoisier, John Dalton, Charles Darwin, Gregor
Mendel;
Third row: Louis Pasteur, James Clerk Maxwell,
Henri Poincaré, Sigmund Freud, Nikola Tesla, Max
Planck;
Fourth row: Ernest Rutherford, Marie Curie, Albert
Einstein, Niels Bohr, Erwin Schrödinger, Enrico
Fermi;
Bottom row: Alan Turing, Richard Feynman, E. O.
Wilson, Jane Goodall, Stephen Hawking, and Neil
deGrasse Tyson


Slide 4

‫‪4‬‬

‫مردان اتمی و مدل هایشان‬
‫نیلز بور‪،‬توجیه‬
‫طیف نشری‬
‫جیمز چادویک‬
‫خطی‬
‫کشف نوترون‬
‫هیدروژن و‬
‫در سال‪1932‬‬
‫ارايه مدل‬
‫منظومه ای‬
‫‪1887 – 1961‬‬
‫‪1913‬‬

‫آنتوان الوازیه بنیانگذار‬
‫شیمیج ج‬
‫جدید‪،‬بیان قانون‬
‫تامسون‪،‬آزمایش‬
‫جرم‬
‫پایستاری‬
‫لوله پرتو‬
‫کاتدی‪،‬اندازه گیری‬
‫نسبت بار به جرم‬
‫الکترون‪،‬مدل‬
‫‪1871 – 1937‬‬
‫هندوانه ای یا کیک‬
‫کشمشی‪1897‬‬

‫‪1766 – 1844‬‬

‫‪460 – 370 BC‬‬

‫‪1700s‬‬
‫‪1800s‬‬
‫‪1900s‬‬

‫اروین شرودینگر‬
‫دالتون با فرض‬
‫رادرفورد‪،‬مطالعه روی‬
‫جان‬
‫ارنست‬
‫بیان مدل‬
‫به عنوان گوی‬
‫هسته‬
‫اوربیتالی باپرتوزایی‪،‬کشف اتم‬
‫‪1891 – 1974‬‬
‫سخت و تجزیه‬
‫اتم‪،‬کشف پروتون‪،‬و دارای‬
‫تاکید بر رفتار‬
‫مدل اتمی اتم هسته‬
‫دار نخستین‬
‫ناپذیر‬
‫موجی الکترون‬
‫‪ 1909‬نظریه اتمی را داد‬
‫‪1926‬‬
‫‪1803‬‬
‫‪1885 – 1962‬‬
‫‪1856 – 1940‬‬

‫‪0‬‬

‫‪1743 – 1794‬‬

‫دموکریت بیان اتم‬
‫به عنوان ماده تجزیه‬
‫ناپذیر که همه مواد‬
‫از آن ساخته شده‬
‫اند‬


Slide 5

‫‪5‬‬

‫دموکریت‬
‫)‪(460 BC – 370 BC‬‬

‫نخستین نظریه اتمی توسط فیلسوف‬
‫یونانی لیوکیپوس و شاگرد او‬
‫دموکریت بیان شد‪.‬‬
‫دموکریت معتقد بود اتم کوچکترین‬
‫ذره سازنده هر ماده است‪.‬‬
‫واژه اتم از واژه یونانی اتم به معنای‬
‫(تقسیم ناپذیر) گرفته شده است‪.‬‬


Slide 6

‫اتم‬
‫دموکریت معتقد بود‪ ،‬اتم ها‬
‫ذرات کوچک وسختی‬
‫هستند که همه ازمواد‬
‫یکسان ساخته شده اند‪ ،‬اما‬
‫شکل و اندازه های مختلف‬
‫دارند‪.‬‬
‫در ضمن اتم ها در تعداد‬
‫نامحدود‪ ،‬همیشه در حال‬
‫حرکت و قادربه پیوستن به‬
‫یکدیگر هستند‪.‬‬

‫‪‬‬

‫اتم(غیر قابل تقسیم)‬

‫‪6‬‬


Slide 7

‫‪7‬‬

‫• تصاویر مخلوطی از علم و عرفان بودند‪.‬‬
‫• روشهای آزمایشگاهی توسعه یافتند‪ ،‬اما کیمیاگران آزمایش های کنترل شده مانند‬
‫دانشمندان‪،‬انجام نمی دادند‪.‬‬


Slide 8

‫‪8‬‬

‫ارسطو نظریه دموکریت را رد‬
‫کرده و معتقد بود ماده همانند‬
‫جهان بر چهار عنصر بنیادی‬
‫خاک‪،‬هوا‪،‬آتش وآب و چهار کیفیت‬
‫خشکی‪،‬سرما‪،‬گرماورطوبت‬
‫استوار است‪.‬البته تالس نخستین‬
‫کسی بود که درباره چنین موادی‬
‫می اندیشد و معتقد بود جوهر‬
‫اصلی جهان آب است‪.‬‬


Slide 9

9


Slide 10

‫‪10‬‬

‫بررررای هرررر عنصرررر دو‬
‫کیفیرررررررت در نظرررررررر‬
‫میگرفت‪:‬‬

‫خاک‪،‬خشک و سرد‬
‫آب‪،‬سرد و مرطوب‬
‫هوا‪،‬مرطوب و گرم‬
‫آتش‪،‬گرم و خشک‬


Slide 11

‫‪-1‬آنتوان الوازیه در اواخر قرن‬
‫‪18‬انقالبی در شیمی پدید آورد‪.‬‬

‫‪ -2‬وی از ترازو زیاد استفاده میکرد‬
‫‪-3‬اثبات قانون پایستگی‬
‫‪-4‬تعاریف جدید عنصر و ماده مرکب‬
‫را به کار برد‪.‬‬

‫)‪Antoine Lavoisier (France 1782‬‬

‫‪11‬‬


Slide 12

‫‪12‬‬

‫مردان دارای نظریه اتمی‪:‬‬


Slide 13

‫‪13‬‬

‫نماد هایی که دالتون برای نمایش عناصر‬
‫استفاده میکرده‪:‬‬

‫)‪John Dalton (1807‬‬


Slide 14

‫‪14‬‬

‫هفت بند نظریه ی اتمی دالتون‪:‬‬

‫ماده از ذرات تجزیه ناپذیری به نام اتم ساخته‬
‫شده‬

‫همه اتم های یک عنصر مشابهند‬
‫اتم نه به وجود می اید و نه از بین میرود‬

‫‪John Dalton 1776-1844‬‬

‫همه اتم ها جرم یکسان و خواص شیمیایی‬
‫مشابهی دارند‬
‫از اتصال اتم ها مولکول ها به وجود می اید‬
‫واکنش شیمیایی یعنی جابجا شدن اتم ها‬

‫مدل اتم تجزیه ناپذیر‬


Slide 15

‫‪15‬‬

‫مواردی که به کمک نظریه ی اتمی دالتون قابل توجیه است‪:‬‬


Slide 16

‫‪16‬‬

‫مواردی که به کمک نظریه ی اتمی دالتون قابل توجیه نیست‪:‬‬


Slide 17

‫بارها از کجا بوجود می آیند؟‬
‫چه زمانی بادکنک تکه پشم را‬
‫می رباید؟‬

‫‪+‬‬

‫–‬

‫–‬
‫–‬
‫–‬
‫–‬
‫–‬

‫‪+‬‬

‫الکترونها از پشم به بادکنک‬
‫منتقل می شوند‪...‬‬
‫‪+‬‬
‫بادکنک در این حالت دارای الکترون‬
‫‪+‬‬
‫بیشتری است‬

‫‪+‬‬

‫‪17‬‬

‫‪wool‬‬


Slide 18

18


Slide 19

‫‪Humphry Davy‬‬

‫‪Michael Faraday Born22‬‬
‫‪September 1791 England‬‬

‫‪ ‬مایکل فارادی دستیار دیوی بود‪.‬‬
‫‪ ‬با انجام فرایند الکترولیز سود مذاب و نمکهای‬
‫مذاب فلزات قلیایی‪ ،‬عناصر سدیم‪ ،‬کلسیم‪،‬‬
‫باریم‪ ،‬بور و پتاسیم را کشف کرد‪.‬‬

‫‪‬مقدار ماده تولیدی با‬
‫شدت جریان عبوری و زمان‬
‫عبور جریان متناسب است‪.‬‬

‫‪‬اولین بار ذره های حمل کننده الکتریسیته را‬
‫الکترون نامید‪.‬‬
‫‪George Johnstone19Stoney‬‬


Slide 20

‫‪Geissler Cathode Ray Tube‬‬
‫‪Johann Heinr‬‬
‫‪Wilhelm Geissler‬‬
‫‪1815-1879‬‬

‫‪‬گایسلر توانست یک‬
‫حباب شیشه ای با‬
‫پایین‬
‫خیلی‬
‫فشار‬
‫بسازدکه انتهای آن‬
‫بود‪.‬‬
‫کامال بسته‬
‫(‪)1857‬‬
‫‪‬گایسلر با ابداع این‬
‫حباب و پر کردن آن با‬
‫بخار جیوه توانست در اثر‬
‫اعمال ولتاز درخشش‬
‫آبی – بنفش را از آن‬
‫ببیند‪.‬‬

‫‪20‬‬


Slide 21

‫‪Julius Plücker‬‬
‫‪Julius Plücker‬‬
‫‪Born16 July 1801‬‬
‫‪Elberfeld, Duchy of Berg‬‬
‫)‪Died22 May 1868 (aged 66‬‬
‫‪Bonn‬‬
‫‪NationalityGerman‬‬

‫‪21‬‬

‫‪ ‬پلوکرنتیجه اثر مگنت را بر روی‬
‫بار الکتریکی تخلیه شده در‬
‫گازهای نجیب مشاهده کرد‪.‬‬

‫‪ ‬مشاهده درخشش صفحه‬
‫فلورسنتی در اثرتابش اشعه‬
‫کاتدی‪.‬‬
‫‪ ‬در سال ‪ 1858‬پلوکر لوله کاتدی‬
‫را ابداع کرد‪.‬‬
‫‪ ‬پلوکر وگایسلر همکار بودند‪.‬‬


Slide 22

Sir William Crookes (1832-1919)
Sir William Crookes
1832 -1919

Cathode Ray Tube )‫(المپ کاتدی‬

22


Slide 23

‫لوله کروکس‬
William Crookes

Crookes tube
(Cathode ray tube)
Glow

Cathode
(-)

Anode
(+)

Mask holder

23


Slide 24

‫لوله کروکس‬
‫‪voltage‬‬
‫‪source‬‬

‫‪William Crookes‬‬

‫‪+‬‬

‫آهنربا (میدان مغناطیس ی)‬

‫لوله خالء‬
‫صفحات فلزی‬

‫‪24‬‬

‫‪-‬‬


Slide 25

‫المپ تصویر تلویزیون‬
Blue beam
Green beam
Red beam

Electron
gun
Electron
beam
Deflecting
electromagne
ts

Glass window

Shadow
Fluorescent
screen

Fluorescent
screen with
phosphor dots

Red beam
Green beam
Blue beam
Shadow mask
25


Slide 26

J. J. Thomson - English physicist. 1897
26


Slide 27

‫‪27‬‬

‫‪‬‬

‫برای نخستین بار‪ ،‬وجود ذرات كوچكتر از اتم با مشاهده عبور الكتريسيته از‬
‫گازها در فشار كم اثبات شد ‪.‬‬
‫بدين منظور دستگاه (لوله اشعه كاتدی ) مورد استفاده قرار‬
‫گرفت‪.‬‬


Slide 28

‫لوله پرتو کاتدی‬
‫منبع پتانسیل الکتریکی‬

Stream of negative
particles (electrons)

‫صفحه فلزی‬

‫لوله پر شده از گاز‬
Zumdahl, Zumdahl, DeCoste, World of Chemistry 2002, page 58

‫صفحه فلزی‬

28


Slide 29

‫لوله کاتدی تامسون‬

Zumdahl, Zumdahl, DeCoste, World of Chemistry 2002, page 58

29


Slide 30

Cathode ray tube
Flourescent screen

Cathode

Control grid

Anode

UA

30


Slide 31

‫اثر میدان الکتریکی بر اشعه کاتدی‬
‫صفحه منفی‬
‫منبع ولتاژ باال‬

High
voltage

cathode

_

+

anode
‫صفحه مثبت‬

Dorin, Demmin, Gabel, Chemistry The Study of Matter , 3rd Edition, 1990, page 117

31


Slide 32

‫آزمایش تامسون‬
‫منبع ولتاژ‬

‫‪-‬‬

‫‪+‬‬

‫لوله خالء‬
‫‪32‬‬

‫صفحات فلزی‬


Slide 33

‫آزمایش تامسون‬
‫منبع ولتاژ‬

‫‪-‬‬

‫‪+‬‬

‫لوله خالء‬
‫صفحات فلزی‬
‫‪33‬‬


Slide 34

‫آزمایش تامسون‬
‫منبع ولتاژ‬

‫‪ON‬‬
‫‪OFF‬‬

‫‪+‬‬

‫گذر الکترون از قطب منفی به مثبت (کاتد به آند)‬
‫باعث درخشش گاز درون لوله می شود‪.‬‬
‫‪34‬‬

‫‪-‬‬


Slide 35

‫آزمایش تامسون‬
‫منبع ولتاژ‬

‫‪ON‬‬
‫‪OFF‬‬

‫‪+‬‬

‫‪35‬‬

‫‪-‬‬


Slide 36

‫آزمایش تامسون‬
‫منبع ولتاژ‬

‫‪ON‬‬
‫‪OFF‬‬

‫‪+‬‬

‫‪+‬‬

‫‬‫با اعمال میدان الکتریکی‪...‬‬
‫تامسون دریافت که ذرات عبور کننده از میدان دارای بار منفی هستند‪.‬‬
‫‪36‬‬

‫‪-‬‬


Slide 37

37


Slide 38

‫‪38‬‬

‫پره در اثر حرکت الکترون ها می چرخد‬


Slide 39

‫آزمایش اشعه کاتدی در میدان مغناطیس ی‬
‫‪-‬‬

‫هدف‬

‫‪Volts‬‬

‫آند‬

‫‪+‬‬

‫ناحیه انحراف‬

‫‪39‬‬

‫ناحیه شکست‬

‫کاتد‬


Slide 40

‫‪40‬‬

‫مشاهده جریان کانالی و کاتدی‬


Slide 41

‫‪41‬‬

‫نتایج پرتو کاتدی‬

‫‪ ‬پرتو کاتدی جریانی از الکترون ها است که در اثر اعمال ولتاژ قوی از کاتد(‪ )-‬به آند(‪ )+‬می‬
‫رود‪.‬‬
‫‪-1‬پرتو کاتدی ماهیتی مادی دارد‬
‫‪-2‬پرتو کاتدی به جنس کاتد وابسته نیست‪.‬‬
‫‪-3‬پرتو کاتدی با کاهش فشار گاز درون لوله رابطه مستقیم دارد‪.‬‬
‫‪ -4‬پرتو کاتدی به خط مستقیم حرکت می کند‪.‬‬
‫‪-5‬برای برقراری جریان کاتدی به یک حداقل جریان نیاز است‪.‬‬
‫‪-6‬ذرات تشکیل دهنده پرتو کاتدی بار دار هستند‪.‬‬
‫‪-7‬ذرات تشکیل دهنده پرتو کاتدی از جنس فوتون نیستند‪.‬‬


Slide 42

‫‪42‬‬

‫محاسبات تامسون‬
‫‪ ‬تامسون با اعمال میدان الکتریکی و مغناطیس ی محسبات خود را‬
‫انجام داد‪:‬‬
‫• ‪ -1‬بر مبنای جمع کننده الکترون (الکتروسکوپ) نسبت بار به جرم‬
‫را برای الکترون محاسبه کرد‪.‬‬
‫• ‪ -2‬بر مبنای اعمال میدان مغناطیس ی و الکتریکی نسبت بار به جرم‬
‫را برای الکترون محاسبه کرد‪.‬‬
‫• ‪ -3‬نتیجه محاسبات با همدیگر فرق داشتند‪.‬‬


Slide 43

‫‪43‬‬

‫الكترونها(آزمايش تامسون)‬
‫‪ ‬تامسون نشان داد كه اشعه كاتدی جريانی از ذرات باردار منفی است و او‬
‫اين ذرات را الكترون ناميد‪.‬‬

‫کولن ‪g /‬‬

‫‪m/e =5.69 ×10-9‬‬

‫‪ ‬اين واقعيت كه این نسبت مستقل از نوع گاز داخل لوله بوده و ثابت است ‪،‬‬
‫نشان می دهد كه الكترون يک ذره بنيادی و مشترك در تمام‪ ،‬اتمهاست‪.‬‬


Slide 44

‫‪44‬‬

‫مدل کیک کشمشی یا هندوانه ای‬


Slide 45

45


Slide 46

‫‪46‬‬

‫آزمایش بر روی لوله های پرتو کاتدی‬

‫پژوهش‬
‫های‬
‫تامسون‪:‬‬

‫اثبات تجزیه پذیر بودن اتم ومعرفی الکترون به عنوان ذره زیر اتمی‬

‫اندازه گیری نسبت بار به جرم الکترون‬

‫ارایه ی مدل اتمی ( هندوانه ای )‬


Slide 47

47

• Robert A. Millikan (1868-1953)
• Nobel Prize in Physics (1923) for
his determining of the elementary
charge on an electron.
• Professer at University of Chicago
(1910)
• Confirmed Einstein’s Photoelectric
effect experiment.
• Obtained exact value of Plank’s
Constant


Slide 48

‫‪48‬‬

‫آزمايش ميليكان( تعيین بار وجرم الكترون)‬
‫‪‬‬

‫ميليكان با اندازه گيری سرعت سقوط قطرات روغن باردار در يك ميدان‬
‫الكتريكی‪ ،‬بار الكتريكی اين قطرات را تعيين نمود‪.‬‬
‫ميليكان مشاهده نمود كه بار الكتريكی قطرات روغن هميشه مضرب صحيحی‬
‫از عدد ‪ 1.6 * 10 -19‬است ‪.‬‬

‫‪‬‬

‫با مشخص شدن بار الكترون جرم آن نيز مشخص شد‪.‬‬
‫‪m= 9.11* 10 -28 g‬‬

‫‪‬‬

‫‪‬‬


Slide 49

49


Slide 50

‫‪50‬‬

‫طرحی از دستگاه مورد استفاده ميليكان‬
‫( تعيین بار وجرم الكترون)‬


Slide 51

51

1. Fine oil sprayed into air in top – gravity causes them to fall


Slide 52

52

2. A few enter the hole


Slide 53

53

3. Potential difference between plates is applied – exerts
a force
on the charged drops


Slide 54

54

4. Top plate is positive enough that negative drops will
rise

-


Slide 55

55

5. Potential difference adjusted to suspend (float)
particle

E*q = m*g


Slide 56

56

6. Electric field was determined from potential difference
between two plates (E = V/d)

-


Slide 57

57

7. Found velocity of charge when field was turned off.
Using velocity, mg was found. Using E & mg, the
charge could be calculated.

-


Slide 58

58

8. The drops had a variety of charges. So, he ionized the
air, added or removed electrons. The change in charge
was always a multiple of -1.6 x 10-19 C. Thus, the
charge on one electron.

-


Slide 59

59

9. Showed that charge is quantized – an object can only have
charge with a magnitude that is some integral of the charge
of an electron.

-


Slide 60

60

Data Treatment
From Millikan’s 1911 paper.

q/C

q/1.64 x 10-19

Round to whole
number

-1.970 x 10-18

-12.02

-12

-0.987 x 10-18

-6.02

-6

-2.773 x 10-18

-16.93

-17