سلسلة فيزياء الجسيمات (9) | نموذج ردرفورد للذرّة

سلسلة #فيزياء_الجسيمات ( 9 )
نموذج رذرفورد للذرة
————————–—————–
في الحلقة الماضية عرفنا بأن الذرة لم تكن مصمتة كما اقترح دالتون ، بل أصبحت تشبه الفطيرة يتخللها حبيبات الزبيب كما افترض ذلك طومسون ، وعرفنا كمان إن الحبيبات دي اسمها إلكترونات – جسيمات مشحونة – والكلام ده كما أوضحنا كان سنة 1907 تقريبا … بعد أربع سنوات افترض راذرفورد عام 1911م شيء جديد خالص عما عهدناه من قبل اطلق عليه اسم ( النموذج النووي للذرة ) ًحيث قام بعمل جهاز مكون من :
1- أنبوبة من الرصاص بها قطعة من عنصر مشع مثل الراديوم المشع، حيث تخرج منه جسيمات ألفا.
2- ألواح معدنية من الرصاص توضع متوازية أمام مصدر الإشعاع (الراديوم) للحصول علي شعاع مستقيم من جسيمات ألفا ،و لضمان عدم تسرب الأشعة.
3- لوحة معدنية علي هيئة دائرة غير مكتملة مغطاة بطبقة من كبريتيد الخارصين ، بحيث يعطي وميضاً عند اصطدام جسيمات ألفا به.
4- صفيحة رقيقة جدا من الذهب .
بحيث يجعل جسيمات ألفا الناتجة من المصدر المشع تصطدم باللوحة المعدنية المغطاة بكبريتيد الخارصين ، وبالتالي يقدر يحدد مكان وعدد جسيمات ألفا المصطدمة باللوحة المعدنية ، وده من خلال الومضات التي تظهر عليها…. قام بوضع صفيحة الذهب بحيث تعترض مسار الأشعة قبل اصطدامها باللوحة المعدنية.
بعد أن قام رذرفورد بهذه التجربة وجد أن :
1-معظم جسيمات ألفا نفذت دون أن تعاني أي انحراف .. !
2-نسبة قليلة جداً من جسيمات ألفا لم تنفذ من صفيحة الذهب وارتدت عكس مسارها .. !
3- وجد أن نسبة ضئيلة جداً من جسيمات ألفا نفذت خلال صفيحة الذهب ثم انحرفت عن مسارها.
ومن هذا استنتج رذرفورد أن :
1- من المشاهدة الأولى استنتج أن الذرة معظمها فراغ … حيث نذفت معظم الجسيمات دون انحراف
2-الذرة تتكون من كتلة صغيرة جداً وكثيفة جداً ذات شحنة موجبة تسمى النواة وتحتل مركز الذرة … حيث نسبة قليلة من الجسيمات لم تنفذ .
3-نواة الذرة هذه تحتوي هي الأخرى على جسيمات مشحونة بشحنة مخالفة لشحنة الإلكترونات يعني جسيمات موجبة الشحنة لأن الإلكترون سالب الشحنة واطلق على هذه الجسيمات اسم البروتونات …وبالتالي فإن كتلة الذرة = مجموع كتل البروتونات الموجودة في نواتها + كتل الإلكترونات السالبة ( و حيث أن قيمة كتل الإلكترونات صغيرة جداً…. فهي قيم مهملة). وبالتالي فإن كتلة الذرة = كتلة البروتونات الموجودة في النواة.
* وحيث أن البروتونات موجبة فإن شحنة النواة = موجبة ، ويرجع ذلك إلى تمركز البروتونات الموجبة بها…. كما افترض أن الالكترونات تتوزع في الذرة حول النواة بنفس الطريقة التي تتوزع بها الأجرام السماوية حول الشمس. وبما أن الذرة متعادلة لذا فعدد الاليكترونات السيارة يساوي عدد البروتونات بالنواة …
*اكتشف رذرفورد من خلال تجاربه بأن الشحنة الموجبة للذرة تتركز في مركزها في نواة صغيرة مكثفة وعلى أساس ذلك وضع نموذجه الذري الذي عرف بالنموذج النووي.
* ومن هنا وضع رذرفورد تصوره عن الذرة وتركيبها بناء على تجربته التي قام بها وكان نموذجه كالتالي :
1- الذرة تشبه المجموعة الشمسية (نواة مركزية -موجبة الشحنة – يدور حولها على مسافات شاسعة الالكترونات -سالبة الشحنة-) .
2- الذرة معظمها فراغ (لأن الذرة ليست مصمتة وحجم النواة صغير جدا بالنسبة لحجم الذرة)
3- تتركز كتلة الذرة في النواة (لأن كتلة الالكترونات صغيرة جدا مقارنة بكتلة مكونات النواة من البروتونات والنيوترونات)
4- يوجد بالذرة نوعان من الشحنة (شحنة موجبة بالنواة وشحنات سالبة على الالكترونات
5- الذرة متعادلة كهربيا لأن عدد الشحنات الموجبة (البروتونات) يساوي عدد الشحنات السالبة (الالكترونات)
6– تدور الالكترونات حول النواة في مدارات خاصة.
7- يرجع ثبات الذرة إلى وقوع الالكترونات تحت تأثير قوتين متضادتين في الاتجاه متساويتين في المقدار هما قوة جذب النواة للالكترونات وقوة الطرد المركزي الناشئة عن دوران الالكترونات حول النواة.