هل تعرف ما هو ملف نموذج رذرفورد الذري؟ كانت نتيجة تجربة أظهرت أن نموذج طومسون كان خاطئًا وأن الإلكترونات لم يتم العثور عليها فقط في بيئة ذات شحنة كهربائية موجبة.
نموذج رذرفورد الذري
El نموذج رذرفورد الذري ، الذي حصل أيضًا على اسم نموذج كوكبي في عام 1911. انطلاقًا من الدراسات التي أجريت حول نموذج طومسون الذي كان قائمًا على التأكيد على أن الإلكترونات كانت في بيئة ذات شحنة كهربائية موجبة ، ابتكر مساعدان لروذرفورد وجيجر ومارسدن في عام 1909 تجربة.
هذه الدراسة ، والتي على أساسها النظرية الذرية لـ R.أوذرفورد الذي أطلق عليه اسم اختبار رقائق الذهب ، أثبت خطأ نموذج طومسون ، حيث تمكنوا من إظهار أن الذرة لها هيكل به جزء كبير من الشحنة الموجبة. هذه الدراسة ، التي ابتكرها وأدارها رذرفورد ، أدت إلى استنتاجات نشأت عما كان يسمى نموذج رذرفورد الذري ، في عام 1911.
تجربة ورقة الذهب
كان حول عدد من التجارب التي تم إجراؤها بين عامي 1909 و 1913 ، في مختبرات الفيزياء بجامعة مانشستر من قبل باحثين ، هانز جيجر وإرنست مارسدن ، اللذين كانا تلاميذ لإرنست رذرفورد وتحت إشرافه. تكمن أهمية هذه التجارب في أن استنتاجاتهم واعتباراتهم أدت إلى ظهور نموذج ذري جديد ومتعدد الاستخدامات.
تكمن التجربة في قصف رقائق ذهبية ضيقة بسمك 100 نانومتر بجزيئات ألفا. كانت جسيمات ألفا عبارة عن أيونات ، أي ذرات بدون إلكترونات ، لأنها تحتوي فقط على البروتونات والنيوترونات ، وبالتالي ، شحنة كهربائية موجبة. لهذا السبب ، إذا كان نموذج طومسون الذري صحيحًا ، فإن جسيمات ألفا من الأيونات ستمر عبر ذرات الذهب في خط مستقيم.
من أجل دراسة آثار الانحراف الذي تسببه جسيمات ألفا ، وُضِع مرشح كبريتيد الزنك الفلوريسنت حول رقائق الذهب الرقيقة ، وكان من الممكن رؤية أنه على الرغم من وجود بعض الجزيئات ، فقد مرت عبر ذرات الذهب. في خط مستقيم ، انحرف الآخرون في مسارات عشوائية.
استنتاجات التجربة
نتيجة لهذه التحقيقات ، تركوا جانباً أسلاف النماذج الذرية التي كان يُعتقد أن الشحنة الكهربائية ذات الإشارة الموجبة كانت موزعة بشكل موحد في الذرات ، وهذا جعل نقلها أسهل ، لأن شحنتها الكهربائية فعلت ذلك. لن تكون قوية جدًا في نقطة معينة.
نظرًا لانحراف بعض جسيمات ألفا في اتجاهات عشوائية ، كانت نتائج هذه التجارب غير متوقعة وقادت رذرفورد إلى الاعتقاد بأن الذرة يجب أن يكون لها مركز بشحنة كهربائية موجبة قوية ، والتي في حالة عبور جسيم ألفا تم رفضه من قبل ذلك المحور المركزي.
مع الأخذ في الاعتبار مجموع الجسيمات المنعكسة وتلك التي عانت من هذا التأثير ، كان من الممكن تحديد قطر ذلك المحور المركزي ، ومقارنته بمدار الإلكترونات في بيئته ، وكان من الممكن أيضًا الوصول إلى استنتاج مفاده أن معظم من مساحة الذرة فارغة.
وبالمثل ، فقد تبين أن العديد من جسيمات ألفا قد انحرفت عن مسارها بواسطة رقائق الذهب بزوايا ضيقة جدًا ، ولهذا السبب تم الاستنتاج أن الشحنة الكهربية الموجبة في الذرة ليست موزعة بالتساوي. تتركز الشحنة الكهربائية الموجبة على الذرة بكمية صغيرة جدًا.
أخيرًا ، نظرًا لانحراف عدد قليل من جسيمات ألفا للخلف ، أي كما لو حدثت ظاهرة ارتداد ، كان من الممكن تحديد مقدار المساحة التي تشغلها الجسيمات المشحونة بطاقة كهربائية موجبة في الذرة. صغير جدًا عند مقارنته بالمساحة الإجمالية للذرة.
نتيجة لهذه النتائج ذات الصلة ، أصبح واضحًا في ذهن رذرفورد أن النموذج الذري ، كما كان معروفًا حتى ذلك الحين ، كان خاطئًا ، لذلك كان قلقًا بشأن إنشاء نموذج ذري جديد ، مع مراعاة الاعتبارات التالية:
المبادئ الأساسية لنموذج رذرفورد الذري
تم العثور على الجسيمات التي لها شحنة كهربائية موجبة بكمية صغيرة جدًا مقارنة بحجم الذرة.
يقع جزء كبير من كتلة الذرة في مساحة مركزية صغيرة. توقف رذرفورد عن تسميته نواة في ملاحظاته الأولية ، لكنه استخدم المصطلح ابتداءً من عام 1912.
تحوم الإلكترونات ذات الشحنة الكهربائية السالبة حول النواة.
تدور الإلكترونات بسرعات عالية حول النواة وفي مسارات دائرية أسماها مدارات.
الإلكترونات المشحونة بالطاقة الكهربائية للإشارة السالبة حيث أن النواة ذات الشحنة الكهربائية ذات الإشارة الموجبة مرتبطة ببعضها البعض بواسطة قوة جذب إلكتروستاتيكية.
قبول نموذج رذرفورد الذري
قوبل نموذج رذرفورد الذري بموافقة فورية من المجتمع العلمي وكان نقطة الانطلاق لرؤية الذرة ذات الجسيمات دون الذرية المختلفة. تمكن الباحثون بعد سنوات من تحديد عدد الإلكترونات والعدد الذري لكل عنصر.
ثقافيًا ، على الرغم من الاكتشافات الجديدة اللاحقة ، فإن نموذج الكواكب Rutherford-Bohr هو النموذج في وعي العديد من الناس ويظل أبسط طريقة لإظهار كيفية عمل الذرة. ، مع نواتها من البروتونات ، بينما تدور النيوترونات والإلكترونات في الداخل. مدارات تدور حولها.
القيود والأخطاء في نموذج رذرفورد
على الرغم من أن نموذج رذرفورد الذري أدى إلى اختراق علمي للفيزياء ، إلا أنه لم يكن نموذجًا أنيقًا أو مثاليًا ، علاوة على ذلك ، وفقًا للقوانين الموضحة في سيرة إسحاق نيوتن كان مثل هذا التكوين سؤالًا غير مقبول ولم يشرح أيضًا عنصرًا وثيق الصلة بقوانين ماكسويل. بهذا المعنى ، لم يستطع نموذج رذرفورد الذري شرح قضايا مثل:
سبب بقاء عدد من الشحنات الكهربائية الموجبة في النواة. إذا اتبعنا النظرية الكهربائية ، فيجب أن تتنافر الشحنات التي تحمل علامة موجبة. لكن النواة هي مكان تجمع عدة بروتونات.
كان التناقض الآخر لهذا النموذج الذري هو القوانين الأساسية للديناميكا الكهربائية ، لأنه من خلال إثبات أن الإلكترونات ذات الشحنة الكهربائية السالبة تدور حول النواة ، وفقًا لقوانين ماكسويل ، يجب أن تصدر إشعاعًا كهرومغناطيسيًا. يجب أن يستهلك هذا الانبعاث الطاقة ويؤدي إلى اصطدام الإلكترونات بالنواة. لذلك ، لم يستطع تفسير سبب بقاء الذرة مستقرة.
اعتبارات إضافية لنموذج رذرفورد
على الرغم من أن نموذج رذرفورد الذري سرعان ما تغير إلى نموذج بوهر الذري، التي تم من خلالها حل بعض مشاكل وتناقضات الأول ، كان التصور الجديد للنموذج الذري ثوريًا وشكل بداية رؤية جديدة لدراسة الذرة وتطبيقاتها العلمية ، والتي يعتبر رذرفورد فيها والد الفيزياء النووية.
من كان إرنست رذرفورد؟
ولد إرنست رذرفورد في 30 أغسطس 1871 ، وكان من مواطني نيوزيلندا. كان والده مزارعًا وكانت والدته معلمة في المدرسة. كان والديه من المهاجرين البريطانيين الذين استقروا قبل سنوات في نيوزيلندا.
التحق بالمدرسة والكلية في نيوزيلندا ، ولكن في عام 1895 حصل على منحة دراسية إلى كامبريدج ، إنجلترا ، حيث أصبح صديقًا لـ JJ Thomson ، الذي كان هو الشخص الذي اكتشف الإلكترون وخلق نموذج الذرة الذي يحمل اسمك.
بفضل التوصية التي قدمها طومسون نفسه ، جاء رذرفورد لشغل كرسي في إحدى الجامعات في كندا ، حيث كان قادرًا على دراسة كيمياء المواد المشعة ، وهو العمل الذي حصل من أجله على جائزة نوبل في الكيمياء عام 1908.
عاد رذرفورد إلى المملكة المتحدة في عام 1907 ، متجهًا إلى جامعة مانشستر ، حيث كان قادرًا على تقديم أكبر مساهماته في العلوم. في عام 1908 وما بعده ، تمكن رذرفورد ، بمساعدة مساعديه ، من إجراء التجارب التي دفعته إلى إنشاء نموذج ذري جديد ومتعدد الاستخدامات في عام 1911.
في عام 1914 تشرفت بتعيينه فارسًا على التاج الإنجليزي ، لعمله في الحرب التي ساهمت في اكتشاف الغواصات من خلال السونار وفي عام 1917 تم تعيينه مديرًا لمختبر كافنديش في كامبريدج ، ونجح في هذا المنصب جي جي طومسون. تحت إشرافه ، تمكن العديد من مساعديه من الحصول على العديد من جوائز نوبل.
بفضل نجاحاته التي لا تعد ولا تحصى ، تم تسميته في عام 1931 بارون راذرفورد من نيلسون ، قبل سنوات قليلة من وفاته في عام 1937.
المساهمات العلمية
قدم رذرفورد العديد من المساهمات العلمية ، بدايةً من عمله مع الأشعة السينية في الغازات ، والتي كانت بمثابة الأساس لاكتشاف JJ Thomson للإلكترون. مكّن بحثه عن النشاط الإشعاعي لليورانيوم من اكتشاف وجود نوعين من الإشعاع ، أشعة ألفا وأشعة بيتا. لكن في النهاية ، كانت أنجح مساهماته هي نموذجه الذري.
