التركيب الذري

عصور ما قبل التاريخ للفيزياء الذرية

يقدم هذا الفصل لمحة موجزة عن مستوى المعرفة بالذرية في بداية القرن العشرين. قبل قرن من الزمان تم تطوير نماذج لبنية الذرات.

الفرضية الذرية

صاغ الفلاسفة اليونانيون Leukippus و Democritus في القرن الخامس قبل الميلاد فكرة أن كل شيء في العالم يجب أن يتكون من أصغر الجسيمات غير القابلة للتجزئة ، الذرات (الذرة اليونانية: "غير مقطوعة ، غير قابلة للتجزئة") ، وإلا "الفراغ" فقط. في آلاف السنين التي تلت ذلك ، تم تطوير العديد من النظريات الأخرى حول تكوين المادة ، ولم يكن أي منها قادرًا في البداية على تأكيد نفسه.

القوانين الأولى

تعرّف الإنجليزي دالتون على الروابط الكمية الأولى في علم الذرات وصاغ قانون الحفاظ على الكتلة ، وقانون النسب الثابتة وقانون النسب المتعددة للتفاعلات الكيميائية.

افترض أفوجادرو أن أحجامًا متساوية من الغاز عند درجة حرارة معينة وضغط خارجي تحتوي على نفس العدد من الجزيئات. تم إجراء تقدير أولي لهذا الثابت بواسطة Loschmidt باستخدام $2\cdot {10}^{18}$ جزيئات في ${\text{سم}}^3$ تعطى في ظل الظروف العادية. هذا يتوافق مع عدد من $4\cdot {10}^{23}$ جزيئات في $\text{مول}$. إنها $1\text{مول}$ كمية المادة في نظام مكوّن من العديد من الذرات أو الجزيئات أو الأيونات $12\text{جي}$ من نظير الكربون النقي ${}^{12}\text{ج.}$ يشمل. قياسات أكثر دقة لها ثابت أفوجادرو${ن}_{\mathrm{أ.}}=\mathrm{6,}\text{02205}\cdot {\text{10}}^{\text{23}}$ جزيئات في $\text{مول}$ نتيجة. بمقارنة أوزان كميات متساوية من المادة باستخدام قانون النسب المتعددة للعناصر المختلفة ، كان من الممكن تحديد الكتل الذرية النسبية ${\mathrm{أ.}}_{\text{rel}}$ ووحدة الكتلة الذرية $\text{ش}$ لتقديم. اليوم يكون $1\text{ش}$ معرف ك $\frac{\text{1}}{\text{12}}$ كتلة ذرة كربون متعادلة برقم ذري 6 ورقم كتلي 12.

من خلال معرفة ثابت أفوجادرو ، كان من الممكن أيضًا لأول مرة الحصول على تقدير لحجم الذرة.

أمر العمل

$1\text{كمول}$ النحاس له الجزء الأكبر $\mathrm{63,5}\text{كلغ}$ . الكثافة $\mathrm{8,9}\frac{\text{كلغ}}{{\text{د م}}^{\text{3}}}$ . احسب الطول التقريبي للحافة لمكعب أولي!

يحصل المرء على الحجم المولي ${\mathrm{الخامس}}_{م}$:${\mathrm{الخامس}}_{م}=\frac{\mathrm{63,5}\text{كجم / كمول}}{\mathrm{8,9}{\text{كجم / دسم}}^3}=\mathrm{7,1}\frac{{\text{د م}}^{\text{3}}}{\text{كمول}}\text{.}$ إذا افترض المرء ، من أجل التبسيط ، أن ذرات النحاس على شكل مكعب (انظر الشكل) ، يحصل المرء على حجم ذرة واحدة عن طريق إضافة${\mathrm{الخامس}}_{م}$ بواسطة ${ن}_{\mathrm{أ.}}$ يقسم كما هو في واحد $1\text{كمول}$ $\mathrm{6,}\text{02205}\cdot {\text{10}}^{\text{26}}$ تقع الجزيئات. ثم يتم إعطاء حجم مكعب أولي واحد بواسطة ${\mathrm{الخامس}}_1=1.2\cdot {10}^{-29}{\text{م}}^{\text{3}}$. بالنسبة لطول حافة المكعب الأولي وبالتالي للقطر الذري التقريبي الذي يتبعه $د=\sqrt[3]{\mathrm{1,2}\cdot {10}^{-29}{\text{م}}^3}=\mathrm{2,3}\cdot {10}^{-10}\text{م.}$

عرض الحل

لذلك ، فإن الأقطار الذرية هي من حيث المقدار ${10}^{-10}\text{م}$.

الكهرباء في الذرات

وجد فاراداي ، من خلال قانونيه الخاصين بالتحليل الكهربائي ، علاقة بين الخواص الكهربائية للعناصر وكتلتها الذرية النسبية. اتضح أن الشحنة الكهربائية كمية. J. اكتشف J. Thomson في عام 1897 أن الذرات ليست غير قابلة للتجزئة ، ولكن يمكن اختطاف جزيئات الكهرباء السالبة منها. سميت هذه الجسيمات فيما بعد بالإلكترونات.

دليل مباشر على الذرات

على الرغم من أن الروابط التي حددها دالتون وفاراداي تشير إلى وجود الذرات ، إلا أنها كانت مجرد أدلة غير مباشرة. كان الدليل المباشر على أن المادة مكونة من ذرات ممكنًا فقط في عام 1905 بمساعدة حركة براون. كان أينشتاين هو الوحيد الذي استطاع أن يشرح بشكل قاطع الاعتماد على درجة الحرارة للحركة البراونية على أساس عمل نظري قائم على الفرضية الذرية ، حيث فشلت جميع المحاولات الأخرى للتفسير سابقًا.

فيديو: التركيب الذرى للمادة وتوزيع الإلكترونات فى مستويات الطاقة (أغسطس 2022).