[خالد الغامدي]

بسم الله الرحمن الرحيم

السلام عليكم ورحمة الله وبركاته

الجـــــــــزء الرابـــــــــع ((4))


بُنيـــــــة الــــذرة Structure of the Atom

على ضوء اكتشاف الإلكترون والمعلومات الأخرى المُتاحة, فقد ورد إلى ذهن طومسون أنه بما أن الذرة متعادلة الشحنة فإن الإلكترونات يجب أن تكون شحنتها مُكافئة تماما" لشحنة موجبة في الذرة.

وقد افترض طومسون بأن الذرة كروية الشكل تتميز بكهربية موجبة منتظمة وتحوي إلكترونات سالبة رُصعِت أيضا" بشكل منتظم.

ولقد قادت هذه الفكرة إلى توحيد مبدأ الكهربية والذرة.

واكتشف طومسون أيضا" الإشعاعات الموجبة التي أعطت بدورها برهانا" إضافيا" لهذا النموذج المُقترح.

وقد تضمن النموذج عددا" من المتناقضات, ولهذا فقد اُستعيض عنه بنموذج اقترحه لاحقا" رذرفورد وآخرون.

ماذا فعل رذرفورد في عام 1906م؟؟

كان رذرفورد يدرس التفاعل بين حزمة من جُسيمات ألفا وصفائح رقيقة من الفلز وذلك باستخدام مصدر قوي من الراديوم.

وللمعلومية:

((فإن جرام واحد من الراديوم يبعث 37 بليونا" من جُسيمات ألفا في الثانية))

وقد لاحظ هو وزملاؤه أنه بينما مر عدد كبير من جسيمات ألفا خلال الرقيقة الفلزية(حيث بدت غالبية مساحتها الداخلية كأنها فارغة), انحرف عدد من الجسيمات وارتد عدد قليل منها.

ماذا كان وصف رذرفورد لهذا السلوك؟؟

بأنه من المعقول أن تُطلق قذيفة عيار 15 بوصة على منديل ورقي وترتد تلك القذيفة لكي ترتطم القذيفة بك.

في عام 1911م, أعلن رذرفورد للعالم نتائجه المُبهرة, حيث اقترح فيها أن كتلة الذرة مُتمركزة في مكان ما صغير جدا" هو مركز الذرة, وقد سماه النواة.

استنتج رذرفورد أيضا" أن النواة موجبة الشحنة, وأن قطر النواة يُمثل 0.0001 من قطر الذرة.

وأن الجزء المُتبقي من الذرة تتوزع فيه الإلكترونات التي تحمل مُجتمعة" شحنة مساوية لشحنة النواة ولكنها ذات كتل صغيرة جدا".

ولاحظ أخي:

إن هذا النموذج متوافق تماما" مع أفكار ديموكريتس (كما مر معنا سابقا") والذي يقول بأن المادة مُتكونة من فراغ ومن حيَز مملوء بعناصر مادية.

والآن من المهم علينا معرفة حجم الذرة....؟؟؟

إذا افترضنا أن حجم الشخص الواحد يُساوي حجم ذرة هيدروجين, فإن جميع سكان الهند(900مليون نسمة) حينما يقفون في صف واحد, فانهم سيمثلون خطا" طوله 9 سم فقط.

وهذا يعني أن مائة ذرة هيدروجين يُمكن أن تشغل جزءا" واحدا" من المليون جزء من السنتيميتر الواحد.

وسوف تشغل الذرات الأثقل مكانا" أكبر بمرتين أو ثلاث مرات مُقارنة بذرة الهيدروجين.

إذا" فإن النواة أصغر بـ (10000) مرة من الذرة.

لكن كل ذرة مهما كانت صغيرة فإن جميع صفات العنصر الذي تُمثلة تظهر من خلالها.

وعلى ذلك فإن الذرة لا تزال هي أصغر وحدة كيميائية في العنصر.

هل تعرفون موسلي, وهل تعرفون تجاربه.....؟؟؟

كان هنري موسلي (1887-1915م) يُجري تجاربه على الأشعة السينية المميزة والمُنبعثة من عناصر مٌختلفة.

لاحظ موسلي أنه كلما كان الوزن الذري للعنصر أكبر كان الطول الموجي للأشعة السينية المُنبعثة من ذلك العنصر أقصر.

((أي أن طاقة الإشعاع اعلى))

وأيضا لاحظ أن التغير في الطول الموجي من عنصر لآخر في الجدول الدوري للعناصر كان منتظما" جدا".

واستنتج أن الشحنة الموجبة للعناصر تزداد بدرجات منتظمة.

ومن البيانات التي قد حصل عليها, قام بحساب الشحنة لنوى مختلفة ووجد أن هذه الشحنة, تتفق مع العدد التسلسلي للذرة في الجدول الدوري.

أطلق موسلي على عدد الشحنات الموجبة في الذرة اسم العدد الذري.


وقد استنتج موسلي بشكل صحيح أن العدد الذري له خاصية أساسية مميزة للذرة أكثر من الكتلة الذرية.

كيف تُأكد من نتائج موسلي.......؟

لقد تأكد العلماء من نتائج موسلي بواسطة الدراسات الدقيقة لتشتت جُسيمات ألفا خلال الفترة من 1920 حتى 1925م.

شــاهد الجدول الدوري الآن............:

الآن أُطلق على نواة الهيدروجين اسم البروتون.

وعلى ذلك فإن ذرة الهيدروجين مُكونة من بروتون وإلكترون, ولقد استمر الاعتقاد بأن جميع الذرات مُكونة من إلكترونات وبروتونات لعدة سنوات.

فقد لُوحظ بأن الشحنة الموجبة في النواة كانت تُقابل نصف وزنها الذري فقط.

ولذلك كان من المُفترض أن تحوي النواة إما نفس العدد من الإلكترونات لكي تُعادل شحنة بعض البروتونات وإما أنها تحوي جُسيما" أو جُسيمات ضخمة غير مشحونة.

وقد توقع رذرفورد أن جُسيمات غير مشحونة لابد أن تكون موجودة في النواة, ولاحظ (أنها سُميت فيما بعد بالنيوترونات).

من أول من نجح بتحويل العناصر إلى أخرى كيميائيا"بواسطة القذف بجُسيمات ألفا...؟

رذرفورد قد نجح في تحويل النيتروجين إلى اكسجين وذلك بقصف النيتروجين بجُسيمات ألفا حيث نتج عنه انبعاث بروتونات.

وفي عام 1930م وجد بوث وبيكر أن البريليوم عندما يُقصف بجسيمات ألفا يبعث شعاعا" ذا قدرة اختراق عالية جعل عددا" من العلماء يظنون أنه إشعاعات جاما عالية الطاقة............

لكن:

شادويك عام 1932م, استنتج أن الإشعاع المُخترق كان عبارة عن جُسيمات عديمة الشحنة لها كتلة البروتون وقد كانت حقيقة هي ما سُمي لاحقا" النيوترونات.

وهنا أمكن اكتشاف النيوترون التي حلت أحجية أن النواة لها كتلة تعادل تقريبا" ضعف العدد الذري.

وخُلاصة القول:

انه قد تم التسليم بأن نواة الذرة تتضمن عددا" من البروتونات مساو لأقرب عدد عملي ناتج عن الفرق بين الوزن الذري والعدد الكتلي, أما مجموع عدد البروتونات وعدد النيترونات فيُسمى العدد الكُتلي.

سنتكلم لاحقا" إن شاء الله عن

النظـــــــــائر Isotopes


اللهم صل على محمد وآل محمد كما صليت على إبراهيم وآل إبراهيم إنك حميد مجيد