مدل های اتمی

[*مینا*]

مدل اتمی رادرفورد


رادرفورد با انجام آزمایشی ، مدل اتمی تامسون را رد کرد . او در آزمایش خود ، پرتو آلفا را ، که دارای بار الکتریکی منفی است ، به ورقه نازک طلا گسیل داد ، بر اثر این برخورد ، بخش عظیمی از پرتو از ورقه عبور کرد ، اما قسمت ناچیزی از آن ، بر اثر بر خورد، منعکس و یا منحرف شد .

وی با تکیه بر این استنتاج ، مدل اتمی خود را در صحنه رقابت مطرح ساخت . بخش عظیمی از فضا اتم خالی است و به همین دلیل بخش عظیمی از پرتو آلفا بدون انحراف از اتم عبور می کند ، اما قسمت ناچیزی از اتم توپر و متراکم است که دارای بار الکتریکی مثبت است و هنگامی که پرتو آلفا به آن برخورد می کند منعکس می شود و یا هنگامی که از نزدیکی آن عبور می کند منحرف می شود

در اطراف این منطقه توپر "هسته اتم" الکترون ها پراکنده شده اند . و علت آنکه چرا هنگامی که پرتو آلفا از فضای اطراف هسته عبور می کند و از کنار الکترون ها بدون هیچ انحرافی به مسیر خود ادامه می دهد آن است که در یک اتم اندازه بارالکتریکی مثبت هسته با مجموع اندازه بار الکتریکی منفی الکترون های اطراف آن برابر است . پس مطابق مدل اتمی رادرفورد ، اتم از هسته که دارای بار الکتریکی مثبت است و در مرکز اتم قرار دارد و همچنین الکترون که در اطراف هسته قرار دارد، تشکیل شده است . با پذیرفتن مدل اتمی رادرفورد این سوال برای دانشمندان پیش آمد که طیف نشری خطی اتم عناصر ، حاصل از چیست ؟

معمای جدید در طراحی مدل اتمی ، باعث شد که دانشمندان دست به تحقیقات و آزمایش های گسترده بزنند .

[*مینا*]

مدل بور

با پذیرفتن مدل اتمی رادرفورد این سوال برای دانشمندان پیش آمد ، که طیف نشری خطی اتم عناصر ، حاصل از چیست ؟

در این هنگام نیلس بور با پذیرفتن مدل اتمی رادرفورد چنین پیشنهاد داد که الکترون ها در اطراف هسته اتم در سطوح انرژی مشخصی قرار دارند و در این سطوح به دور هسته اتم در حال چرخیدن هستند . انرژی الکترون هایی که در سطوح انرژی پایین تر به هسته نزدیک تر هستند ، نسبت به الکترون هایی که از هسته دورند ، انرژی کمتری دارند . پس برای انتقال الکترون از سطح انرژی پایین به سطح انرژی بالا ، باید انرژی معادل اختلاف انرژی بین آن دو سطح ، را به آن الکترون بدهیم . پس انرژی الکترون ها در یک اتم کوانتیده است .

مدل اتمی بور توانست به ما نشان دهد که طیف نشر خطی که از اتم عناصر گسیل می شود ، بر اثر انتقال الکترون ها از سطوح انرژی بالا به سطوح انرژی پایین است ، که در این انتقال انرژی الکترون کاهش و به صورت نور و گرما آزاد می شود. که اگر این نور آزاد شده را از منشور عبور دهیم طیف نشری آن مشخص می شود .

بور ، بیشتر مدل اتمی خود را بر اساس آزمایش هایی که با اتم های هیدروژن و هیلیم انجام داده بود مطرح می ساخت به همین دلیل مدل اتمی او ( که به مدل منظومه شمسی معروف است ) برای اتم های سنگینی مانند اورانیم ، آهن و ... صدق نمی کرد. در این هنگام مدل اتمی کوانتمی (یا ابر الکترونی ) به همکاری بسیاری از دانشمندان به در عرصه رقابت مطرح شد . از جمله دانشمندانی که در این مدل اتمی سهم چشمگیری داشتند ، هایزنبگ ، پلانک و شرودینگر را می توان نام برد .

البته انیشتین با ارائه فرمول های خود نیز توانست به این مدل اتمی کمک کند.

منبع

[*مینا*]

مدل اتمی کوانتمی

طبق این مدل اتمی اتم از هسته و الکترون تشکیل شده است ، که هسته در مرکز اتم قرار دارد و الکترون ها در اطراف هسته اتم در سطوح
انرژی مشخصی حرکت می کنند ( در اینجا باید توجه داشت که همه الکترون ها به دور هسته نمی چرخند بلکه در
اطراف آن در حال حرکت هستند ) ، اما تعیین دقیق مکان (موضع ) و سرعت ( نوع حرکت ) الکترون ها به طور هم زمان و در یک لحظه
امکان پذیر نیست . الکترون ها در اطراف هسته اتم در فضای مشخصی حرکت می کنند ،
که به این فضای اطراف اتم که بیشترین احتمال وجود اتم را دارد ، اوربیتال می گویند . اوربیتال ها در واقع تراز
انرژی الکترون ها را مشخص می کنند . هر کدام از این اوربیتال ها به چند زیر لایه تقسیم می شوند که الکترون های زیر لایه های یک اوربیتال ،
دارای انرژی یکسانی هستند . در مدل اتمی کوانتمی ، تجسم اتم بسیار مشکل است . به همین دلیل بعضی
از افراد برای مطالعه دگرگونی های اتم در یک واکنش از مدل اتمی بور استفاده می کنند .
البته مدل کوانتمی را در صفحه های سه بعدی (رایانه ) نشان می دهند .

ورنر هایزنبرگ ، دانشمند آلمانی ، خاطر نشان ساخت که تعیین دقیق الکترون ( موضع ومکان آن ) و همچنین اندازه سرعت آن (نوع حرکت )
در یک لحظه امکان پذیر نیست . برای دیدن جسمی وهمچنین تشخیص محل آن کافیست یک فوتون را به سطح
آن گسیل کنیم و با انعکاس آن فوتون از سطح و بازگشتش به حسگر های مجازی یا حقیقی ( چشم یا هر نوع حسگر مجازی که رادار ها
را دریافت می کند ) ، موقعیت آن جسم را بازگو می کند . طبق قوانین پلانک در مورد امواج ، فوتون دارای طول موج و
همچنین انرژی می باشد ، به همین دلیل هنگامی که به سطح جسم برخورد می کند ، مقداری از انرژی خود را به سطح جسم مقابل
منتقل می کند . اما ممکن است تاثیری بر آن نداشته باشد . ( مانند برخورد نور به سطح آینه وانعکاس آن ) اما اگر بخواهیم
موقعیت یا جایگاه احتمالی الکترون ها را در اطراف هسته اتم بیابیم و یک فوتون به الکترون بتابانیم ، الکترون با دریافت مقداری انرژی
از فوتون ، سرعتش افزایش می یابد ، و در نتیجه می توانیم از جایگاه و محل حرکت الکترون مطلع شویم ، اما نمی توانیم
از حرکت و سرعت آن سخنی بگوییم و اگر با انجام آزمایش هایی (از جمله استفاده از میدان مغناطیسی ) بتوانیم سرعت الکترون را ثبت کنیم ،
در اینجا نمی توانیم به طور دقیق محل حرکت الکترون را مشخص کنیم . این بیان به عنوان عدم قطعیت هایزنبرگ شناخته شده است .
پس ما در واقع اشکال اوربیتال ها را بر اساس امواجی که از الکترون ها ساطع می شود ، مجسم می کنیم .

منبع : رشد

[*مینا*]

نظریه اتمی دالتون (Dalton Atomic Theory)


دانشمندان بسیاری معتقد بودند که مادهجان دالتون از این هم پیش رفت او طرحی برای نظریه اتمی بوجود آورد که توانست قوانین تغییر شیمیایی را توضیح دهد و با نسبت دادن جرمهای نسبی به اتمهای عناصر گوناگون به مفهوم نظریه اتمی صورت کمی داد.

نخستین نظریه اتمی را به طور معمول از آن یونانیان باستان می‌دانند. نظریه اتمی لوسیپوس و دموکریتوس ( قرن پنجم ق . م ) مدعی آن است که تقسیم پی در پی ماده در نهایت به اتمهایی می‌رسد که امکان تقسیم بیشتر ندارد. ارسطو ( قرن چهارم ق.م ) نظریه اتمی را نپذیرفت. او باور نداشت که بطور فرضی ماده بی‌پایان به ذرات کوچکتر تقسیم می‌شود.

نظریه‌های یونانیان باستان به بر عمل و آزمایش طراحی شده بلکه بر اندیشه مجرد استوار بود و تقریبا دو هزار سال بصورت اندیشه باقی ماند. رابرت بویل و ایزاک نیوتون وجود اتمها را پذیرفتند. اما جان دالتون نظریه اتمی را به گونه‌ای طرح کرد که شاخص برجسته‌ای در تاریخ شیمی شد.

اصول موضوع نظریه دالتون

• عناصر از ذرات بی‌نهایت کوچکی که اتم نامیده می‌شوند، ترکیب یافته‌اند. تمام اتمهای یک عنصر ، یکسان و اتمهای عناصر گوناگون متفاوت‌اند.
  
  
• در واکنشهای شیمیایی اتمها از هم جدا می‌شوند و بهم می‌پیوندند. در این واکنشها هیچ اتمی ایجاد نمی‌شود یا از میان نمی‌رود ، و هیچ اتمی از یک عنصر به اتم عنصر دیگر تبدیل نمی‌شود.
  
  
• یک ماده مرکب شیمیایی حاصل ترکیب اتمهای دو یا چند عنصر است. یک ماده مرکب معین از اتمهایی ترکیب یافته است که همواره نوع و نسبت آنها ثابت است.

نتایج نظریه اتمی دالتون

دالتون نظریه خود را از دو قانون مربوط به تغییرات شیمیایی ارائه داد:

• قانون بقای جرم :
  در جریان یک واکنش شیمیایی جرم تغییر محسوسی نمی‌کند. اصل دوم نظریه دالتون این قانون را توضیح می‌دهد.
• قانون نسبتهای معین :
  یک ماده مرکب خالص ، همواره شامل عناصر معینی است که با نسبت جرمی معین ترکیب می‌شوند اصل سوم نظریه دالتون این قانون را توضیح می‌دهد.

منبع