تعريف الذرة - كيمياء 1 - أول ثانوي

3-2 الأهداف تعرف الذرة. تعريف الذرة Defining the Atom من النسة تتكون الذرة من نواة تحتوي على بروتونات ونيوترونات تميز بين الجسيمات المكونة للذرة والكترونات تتحرك حول النواة. من حيث الشحنة والكتلة الربط مع الحياة إذا قضمت حبة خرخ فستدرك أن أسنانك تقطع لب الثمرة بسهولة، تصف تركيب الذرة متضمناً لكنها لا تستطيع المرور في النواة الصلبة. وبشكل مشابه نجد أن بعض الجسيمات يمكنها مواقع الجسيمات المكونة للذرة. أن تمر عبر الأجزاء الخارجية للذرة، ولكنها تنحرف عن مركزها (النواة). مراجعة المفردات من تجارب عديدة. الذرة The Atom النموذج، تفسير بصري أو شفوي الكثير من التجارب منذ أيام دالتون أثبتت وجود الذرات. لكن ما الذرة ؟ للإجابة عن أو رياضي للبيانات التي جمعت هذا السؤال تخيل انك قررت أن تبرد قطعة من النحاس لتتحول إلى كومة من خراطة النحاس. إن كل قطعة من خراطة النحاس ستبقى محتفظة بجميع خواص النحاس. وإذا امكن - في وجود أدوات خاصة أن تستمر في تجزئة فتات النحاس إلى جسيمات أصغر فإنك ستحصل في النهاية على جسيمات لا يمكن تجزئتها أكثر بالطرائق العادية، وستظل هذه الجسيمات الصغيرة محتفظة بخواص النحاس. ويسمى أصغر جزء يحتفظ بخواص العنصر الدرة. المفردات الجديدة الذرة أشعة المهبط الإلكترون النواة البروتون النيوترون يقدر عدد الدرات في قطعة صلبة من العملة النحاسية بحوالي 102 x 2.9 ذرة، وهو ما يقدر بخمسة تريليون مرة أكبر من عدد سكان العالم في عام 2006م ويبلغ قطر ذرة النحاس الواحدة m 10 - 128810 ، فإذا وضعنا 6.5x10 ذرة من النحاس جنبا إلى جنب فسوف يتكون . من ذرات النحاس طوله أقل من متر واحد. ويوضح الشكل 4-3 طريقة أخرى لتصور حجم الذرة. ويمكنك تصور صغر الذرة عندما تتخيل أنك كبرت الذرة بحيث تصبح في مثل حجم البرتقالة، فإذا صنعت ذلك فكأنك جعلت البرتقالة في مثل حجم الكرة الأرضية مع المحافظة على نسبة التكبير نفسها. الشكل 34 تخيل أنك تستطيع زيادة حجم الترة ليكون مثل حجم البرتقائة، تنفس مقدار هذا التكبير تكون كأنك كبرت حجم البرتقالة إلى حجم الكرة الأرضية 80 وزارة التضليط

الرقد مع الله الفعال انظر إلى الذرات قد تظن أنه لا توجد طريقة لرؤية الذرات؛ لأنها صغيرة جدا. إلا أن هناك جهازا خاصا يسمى المجهر الأنبوبي الماسح STM) Scanning Tunnelling Microscope) يسمح لنا برؤيتها. فكما تحتاج إلى المجهر لدراسة الخلايا في الأحياء فإن جهاز STM يسمح لك بدراسة الذرات والشكل 5-3 يوضح كيف تبدو الذرات عند رؤيتها بجهاز STM والعلماء حاليا قادرون على جعل ذرات منفردة تتحرك لتكون أشكالاً وأنماطاء وآلات بسيطة أيضًا، وهو ما يعرف بتقنية النانو، والتي تعد بصناعة على المستوى الجزيئي، وبناء آلات بحجم صغير جدا (حجم الجزيء). وسوف تعرف لاحقا أن الجزيئات مجموعة من الذرات مرتبطة معا، وتعمل كوحدة واحدة. الإلكترون The Electron الشكل 35 هده الصورة أحدث بجهاز STM. وهي تبين ذرات منفردة في حمض دهني على سطح من كيف تبدو الذرة؟ هل تركيب الذرة متماثل، أم أنها مكونة من جسيمات أصغر ؟ الحرافيت، وقد تم إضافة بعض الألوان برغم أن كثيرا من العلماء درسوا الذرات في القرن التاسع عشر إلا أن بعض هذه للصورة لتوضيح صورة الذرات. الأسئلة لا يجب عنها حتى عام 1900م. أنبوب أشعة المهبط (الكاثود ) عندما حاول العلماء تعرف مكونات الذرة بدؤوا يربطون بين كتلة المادة والشحنات الكهربائية، ولا ستشكاف هذه العلاقة تال بعضهم: كيف تبلك الكهرباء في غياب المادة ؟ فقاموا - بمساعدة مفرغات الهواء بتمرير الكهرباء في أنبوب زجاجي فرغ من الهواء. تسمى مثل هذه الأنابيب أنابيب أشعة المهبط ويبين الشكل 3 أنبوب أشعة المهبط الذي استعمله باحثون الدراسة العلاقة بين الكتلة والشحنة. لاحظ أن هناك أقطابا معدمية موجودة على طرفي الأنبوب. ويسمى القطب الموصول بالطرف السالب للبطارية المهبط (الكاثود)، في حين يسمى القطب الموصول بالطرف الموجب المصعد (الأنود). الشكل 6-3 أنبوب أشعة المهبط له قطبان هما المهبط والمصعد. عندما تمرر تمارا كهربائيا تحت تأثير قوة كهربائية - فرق جهد - مناسبة، تنتقل الكهرباء من المهيط إلى المصعد. الأنودا (٣) فتحة متصلة المفرع هواء محمدر حيد اسلامية انگائود) ) M81

الشكل 2-3 عند القيام بعمل ثقب صغير في مركز المصعد ينتج شعاع Pa الان الجمعة المهيت تنحرف عند مرورها تكون مشحونة رفيع من الإلكترونات يمكن الكشف. في المجال الباليسي فإن جسيماتها لا بد أن عنه بطلاء الطرف الآخر للأنبوب ا لأن اضعة المهيمث محرف نحو الصحيحة لموجبة الشحنة في المحلل الكهربائي فان جسيماتها لا بد أن تكون مشحوبه بشحم سالمة بالفوسفور الذي يتوهج عندما تصطدم الالكترونات به. مغناطیس صفائح مشحونة كهربائيا عندما كان العالم الفيزيائي السير وليام كروكس يعمل في مختبر معتم لاحظ الكيمياء في واقع الحياة ومضات ضوئية في احد الابيب أشعة المهبط ، وكانت عبارة عن بريق أخضر نتج عندما اصطدمت بعض الأشعة بكبريتات الخارصين التي تغلف إحدى نهايتي أشعة المهبط هذا الأنبوب. وبمزيد من البحث تبين أن هناك أشعة تمر في الأنبوب. وقد سمي الشعاع الذي خرج من المهبط إلى المصعد أشعة المهبط، وقد أدى اكتشافها إلى اختراع التلفاز. تابع العلماء أبحاثهم مستعملون أنابيب أشعة المهبط. ومع نهاية القرن التاسع عشر أصبحوا مقتنعين بما يي : التلفزيون تم اختراع التلفاز عام . أشعة المهبط عبارة عن سيل من الجسيمات المشحونة. 1920م. تتكون الصور التلفازية عموما عندما تصطدم اشعة المهبط . تحمل الجسيمات شحنات سالبة القيمة الحقيقية للشحنة الالية لم تكن بمواد كيميائية - تغلف الشاشة من معروفة). الخلف - منتجة الضوء. المطويات ولأن تغير المعدن المكون للأقطاب أو تغير الغاز في الأنبوب لا يؤثر في أشعة المهبط التالية، فقد استنتج العلماء أن الجسيمات السالبة الشحنة لأشعة المهبط موجودة في جميع أشكال المادة، وقد عرفت بالإلكترونات ويرمز لها بالرمز . وبين الشكل - بعض التجارب التي استعملت لتحديد خواص أشعة المهبط. ا ماذا قرأت؟ اشرح كيف تم اكتشاف أشعة المهبط ؟ ضمن مطويتك معلومات من هذا كتلة الإلكترون وشحنته رغم النجاح الذي تحقق من تجارب أشعة المهبط، القسم. إلا أن أحدا لم يستطع تحديد كتلة جسيم واحد من جسيمات أشعة المهبط. لذا فقد بدأ العالم طومسون (1940-1856م) سلسلة من التجارب على أشعة المهبط في جامعة كمبردج في أواخر القرن التاسع عشر؛ لتحديد نسبة شحنتها إلى كتلتها. نسبة الشحنة إلى الكتلة استطاع طومسون Thomson تحديد نسبة شحنة جسيمات أشعة المهبط إلى كتلتها، عندما قاس تأثير كل من المجال المغناطيسي والكهربائي في هذه الأشعة، ثم قارن هذه النسبة بنسب أخرى معروقة. دارة التعلم 82 NIME MAN

استنتج طومسون أن كتلة الجسيم المشحون أقل كثيرًا من كتلة ذرة الهيدروجين، وهي أصغر ذرة معروفة، وهذا الاستنتاج كان مفاجئا؛ لأنه يعني أن هذه الجسيمات أصغر من الذرة، لذا فإن جون دالتون كان مخطئًا ؛ إذ يمكن تجزئة الذرات إلى جسيمات أصغر : ورغم أن نظرية دالتون الذرية كانت مقبولة بشكل واسع إلا أن استنتاجات طوسون كانت حاسمة، وإن وجد كثير من العلماء صعوبة في قبولها، لكن طومسون كان على صواب فقد استطاع اكتشاف أول جسيم من الجسيمات المكونة للذرة وهو الإلكترون. وقد حصل طومسون على جائزة نوبل عام 1906م عن هذا الاكتشاف. ماذا قرأت لخص كيف اكتشف طومسون الإلكترون؟ تجربة قطرة الزيت وشحنة الإلكترون إلى التطور المهم التالي جاء عام 1910 م، عندما قام العالم الفيزيائي روبرت مليكان Robert Milliken بتحديد شحنة الإلكترون مستعملاً جهاز قطرة الزيت المبين في الشكل .. في هذا الجهاز تم رش الزيت باستعمال بخاخ فوق صفيحتين متوازيتين ومشحونتين، تحتوي الصفيحة العليا على ثقب صغير يستطيع الزيت المرور من خلاله، وتصطدم أشعة X بالإلكترونات الموجودة في الجسيمات بين الصفيحتين. وعندها تلتصق الإلكترونات بقطرات الزيت وتشحنها بشحنة سالبة. وتتغيير شدة المجال الكهربائي استطاع مليكان ضبط سرعة سقوط قطرات الزيت. وحدد أن قيمة الشحنة الموجودة على كل قطرة ازدادت بكميات محددة، ووجد أن أبسط مقام مشترك يعادل 1-10 × 1.602 كولوم، وعرف هذا الرقم بشحنة الإلكترون، حيث يعادل شحنة إلكترون واحد. وهكذا فإن الإلكترون الواحد بحمل شحنة مقدارها (1). لقد كانت تجربة مليكان محكمة جدًّا، لدرجة أن الشحنة التي قاسها منذ مائة عام لا تختلف أكثر من 19 تقريبا عن القيمة المقبولة حاليا. كتلة الإلكترون من خلال معرفة مليكان يشحنة الإلكترون واستعماله نسبة الشحنة إلى الكتلة المعروفة مسبقا، تمكّن من حساب كتلة الإلكترون كتلة الإلكترون = 8 كان ايت المخافة سيحة الموجية الشحنة تلسكوب صفيحة سالبة المشعة 1 = 9.1 x 102 1840 من كتلة ذرة الهيدروجين. =1 مصدر الوين الاشعاع الشكل 38 تعتمد حركة قطرات الريت داخل جهاز مليكان على شحنة القطرات وعلى المجال الكهربائي استعمل مليكان التلتكون المراقبة القطرات. واستطاع التحكم في سرعة سقوطها من خلال تغيير شدة المجال الكهربائي و من خلال ملاحظاته تمكن من حساب مقدار الشحنة على كل قطرة. M83

الشكل 9-3 نموذج طومسون ببين أن الذرة متماثلة، كرة موحية الشعبة تحتوي على الكترونات. الكترونات المادة تحتوي على شحنات موحية موزعة بانتظام الشكل 10- تطور البشرية القرية الحديثة. إن فهمنا الحالي لخواص الذرات والجسيمات المكونة لها وسلوك هذه الذرات والجسيمات يقوم على عمل العلماء من مختلف أنحاء العالم حلال القرنين الماضيين. نموذج طومسون لقد آثار وجود الإلكترون ومعرفة بعض خواصه بعض الأسئلة المثيرة للاهتمام حول طبيعة الذرات. فمن المعروف أن المادة متعادلة، وليس لها الشحنة كهربائية. وأنت لا تصعق عند لمسك الأشياء. فإذا وجدت الإلكترونات في جميع المواد وشحنتها سالبة، فكيف تكون المادة متعادلة؟ وكتلة الإلكترون صغيرة جدا في المسؤول عن كتلة الذرة ؟ في محاولة للإجابة عن هذه الأسئلة اقترح طرمون نموذجا للذرة كما ترى في الشكل 9-3 يتكون هذا النموذج من ذرات كروية الشكل مكونة من شحنات موجبة موزعة بانتظام، مغروس فيها إلكترونات منفردة سالبة الشحنة. لكن هذا النموذج لم يستمر طويلاً. ويلخص الشكل 10-3 التدرج التاريخي للدراسة تركيب الذرة. ا ماذا قرأت؟ وضح نموذج طومسون الذري. 1911م من خلال تجرية 1932م قام العلماء بتطوير مسرع صفيحنة المذهب تكن ر در فورد من تحديد خواص السواك وتشمل الشحنة، والحجم والكتامة الجسيمات لإطلاق بروتونات على الحرية الليثيوم التفتيتها إلى أنوية هيليوم وتحرير الطاقة 84 1660 1885 1910 1897م باستعمال انبوب اشعة المهبط اكتشف طومسون الإلكترونات وحدد نسبة كتلة الإلكترون إلى شحننه الكهربائية. 1913م نشر ليلزبوهر 1932م اثبت شادويك وجود نظرية عن تركيب الذرة تربط التوريح الإلكتروني اللذرات بخواصها الكيميائية. النيوترونات دالت التعلم

مكعب من الرصاص يحتوي على الشكل 11-3 خلال تجربة رذرفورد اصطدم شعاع من جسيمات ألفا تصفيحة رقيقة من الذهب. معظم جسيمات القا مرت خلال الصفيحة، بينما انحرف بعضها بزاوية وارتد عدد قليل جدا من الجسيمات إلى الخلف. مصدر يشخ جسيمات ألفا. النواة The Nucleus صندوق شاشة معلقة بكبريتات الخارصين الخراف جيمات السا براوية صغيرة تجربة رذرفورد في عام 1911م أجرى رذرفورد Rutherford تجربة كما في الشكل 11-3 حيث وجه شعاعا رفيعا من جسيمات ألفا الموجبة في اتجاه صفيحة رقيقة من الذهب، ووضع شاشة مخلفة بكبريتيد الخارصين حول صفيحة الذهب، حيث تقوم الشاشة بإظهار الضوء عند اصطدام جسيمات ألفا بها. وسملاحظة أماكن حدوث اللمعان استطاع العلماء ان يقرروا ما إذا كانت ذرات صفيحة الذهب قد حرفت جسيمات ألفا عن مسارها .. وقد لاحظ رذرفورد وزملاؤه من خلال التجربة أن نسبة قليلة من جسيمات ألفا انحرفت بزاوية كبيرة، بينها ارتد عدد قليل جدا من الجسيمات إلى الخلف في التجاء مصدر الأشعة. انحراف حيمات الفايز اوية كبيرة بعظم جيمات ألفا تمر خلال صبيحة الذهب دون انحراف أو مع العراف قليل 1938م نجح ليزا مايتز 1951م تم في سينا و انوهان وفر ستر ستر اوسمان وهو اكسير مركز أبحاث في شطر ذرات اليورانيوم في ذري فيزيائي موجود عملية سميت الانشطار في سويسرا - دراسة فيزياء 2007م في مركز أبحاث میرن انت دراسة خواص الجسيمات المكتومة النووي. 1980 احسیات 1985 لدرة والمادة النووية 1945-1939م قام العلماء 1963م قدم العلماء أول في الولايات المتحدة الأمريكية دلیل تجريبي على وجود وألمانيا يشكل منفصل يعمل الجسيمات المكونة لنواة الذرة مشاريع التطوير أول سلاح والتي عرفت بالكواركات. نووي. 2010 85

86 الشكل 12- بالاعتماد على نموذج طومسون توقع و در مورد ان جسيمات ألفا الصوتية مستمر من خلال صفيحة الذهب، وأن جزء قليلاً فقط سينحرف قليلاً الشحقات المؤهية موزعة بالتساوي = B . الكرونات مسار حسیمات الفا من خلال معرفة رذرفورد بنموذج طومسون للذرة توقع أن مسار جسيمات آلفا السريعة ذات الكتلة الكبيرة سوف تتحرف قليلا نتيجة اصطدامها بالإلكترونات. لأن الشحنة الموجبة موزعة بانتظام في ذرات الذهب فقد اعتقد أنها لا تحرف مسار أشعة ألفا أيضًا. ويبين الشكل 12- نتائج تجربة رذرفورد. نموذج رذرفورد للذرة استنتج رذرفورد آن نموذج طومسون لم يكن صحيحا؛ لأنه لم يستطع أن يفسر نتائج تجربة رقاقة الذهب واعتمادا على خواص جسيمات آلفا والإلكترونات، وعلى تكرار الارتدادات استنتج أن الذرة تتكون غالبا من فراغ تتحرك فيه الإلكترونات. كما استنتج أن معظم الشحنة الموجبة للذرة ومعظم كتلتها تتركز في مكان صغير وكثيف في مركز الذرة، سماء النواة. وترتبط الإلكترونات السالبة الشحنة بالذرة من خلال التجاذب مع النواة الموجبة الشحنة، ويبين الشكل 13- نموذج رذرفورد الذري. ولأن نواة الذرة تحتل حيرا صغيرا في الذرة وتحتوي على معظم كتلة الذرة فإن السواة كثيفة جدا. إن حجم الفراع الذي تتحرك فيه الإلكترونات كبير جدا مقارنة بحجم النواة. وإن قطر الذرة يعادل تقريبا عشرة آلاف مرة قطر النواة ماذا قرأت صف نموذج الذرة الذي وضعه رذرفورد. تعمل قوة التنافر الناتجة بين جسيمات ألفا الموجبة والنواة الموجبة على انحراف جسيمات ألفا، ويبين الشكل - نتائج تجربة رقاقة الذهب في نموذج رذرفورد الذري. ويوضح هذا النمودج أيضًا أن الذرة متعادلة كهربائيا، فالشحنة الموجبة للنواة تعادل الشحنة السالبة للإلكترونات، لكن هذا النموذج لم يستطع تفسير كتلة الذرة. الشكل 13- في نمودج رذرفورد للذرة تتكون الدرة من نواة كثيمة موحدة الشحنة محاطة بالإلكترونات التالية الشعلة للحرف جسيمات ألفا التي تمر بعيدا عن النواة قليلاً أما جسيمات ألفا التي تمر مباشرة بالقرب من النواة فتنحرف بزوايا كبيرة استنتج ما القوة المسببة لانحراف جسيمات الفا؟ السواق المكترونات ال جينات النا دارة التعلم Ma JINI MAN

البروتون والنيوترون في عام 1920م قام رذرفورد بشرح مفهوم النواة واستنتج ان النواة تحتوي على جسيمات تسمى البروتونات، البروتون ويرمز له بالرمز (P) جسيم دري يحمل شحنة تساوي شحنة الإلكترون، لكنها موجبة. شحنة البروتون (1) وفي عام 1932م بين العالم جيمس شادويك James Chadwick أن النواة تحتوي أيضًا على جسيمات متعادلة سميت النيوترونات والنيوترون جسيم دري كتلته قريبة من كتلة البروتون، ولكنه لا يحمل شحنة كهربائية ويرمز له بالرمز (11). وفي عام 1935م حصل شادويك على جائزة نوبل في الفيزياء؛ لإثباته وجود النيوترون. عملية تجربة ردرفورد حد العامل الله - استمع ماعر الانام مختبر تحليل البيانات تفسير الأشكال التوضيحية العلمية ما المسافات الظاهرة بين ذرات الكربون في مادة ذات شكل بلوري ثابت الرقية الذرات منفردة استعمل العلماء المجهر الأنبوبي الماسح ( STM ) لفحص مادة بلورية تسمى مبلمرة الجرافيت العالية الترتيب، ورمز إليها بـ (IOPG. يستعمل جهاز STM لعمل صورة سطحية على المستوى الذري الملاحظات والبيانات تبين الصورة جميع ذرات الكربون في سطح مادة الجرافيت وتتكون كل حلقة سداسية في الصورة من ثلاث بقع لامعة مفصولة بثلاث بقع معتمة، وهذه البقع اللامعة ناشئة عن التتابع ذرات الكربون في سطح الجرافيت. ويدل المقطع العرضي الموجود أسفل الصورة على الخط المرسوم في الصورة، وهو يعبر عن المسافات بين الذرات بحيث تكون الأبعاد بين الذرات لها مسافة واحدة متكررة دوريا التفكير الناقد 1 ماذا تمثل البقع السوداء الموجودة في الشكل ؟ 2. ما عدد ذرات الكربون التي يمر بها الخط المرسوم في الشكل ؟ المساعة (نانومت) التيار (بالرامي) : اره ملط M87 الدالة

الجدول 3-3 خواص الجسيمات المكونة للذرة الجيمات المكونة الزمر الموقع الشيرة الشحنة الكهربائية النسبية الكتلة العلمية الكتلة النسبية في الفراغ المحيط الإلكترون e بالنواة البروتود النيوترون P n في النواة 1+ في النواة 9.11 × 10 20 -1 1840 1.673 x 10-21 1.675 x 102 1 1 سحابة من الالكترونات النواة نيوترون البرولون إكمال نموذج الذرة جميع الذرات مكونة من ثلاثة جسيمات درية أساسية، هي: الإلكترون والبروتون، والنيوترون والذرة كروية الشكل، تحتوي على نواة صغيرة وكثيفة، مكونة من شحنات موجبة محاطة بإلكترون (أو أكثر) سالب الشحنة ومعظم حجم الذرة فراغ يحتوي على الكترونات سريعة الحركة، وهي تتحرك في الفراغ المحيط بالنواة ترتبط الإلكترونات مع الذرة من خلال التجاذب مع الشحنات الموجبة في النواة. وتتكون النواة من نيوترونات متعادلة الشحنة الا نواة ذرة الهيدروجين التي تحتوي على بروتون واحد فقط، ولا تحتوي على نيوترونات)، وبروتونات موجبة الشحنة وتشكل النواة أكثر من 99.979 من كتلة الذرة. وتشغل حوالي 0.0001 من حجم الذرة، ولأن الذرة متعادلة كهربائيا فإن عدد البروتونات في النواة يعادل عدد الإلكترونات المحيطة بها. وبين الشكل 3-14 مكونات الذرة، وخواص جسيماتها الأساسية الملخصة في الجدول 3-3 الشكل 14-3 تتكون الذرات من نواة تحتوي على بروتونات ولا تزال مكونات الذرة موضع اهتمام الكثير من علماء العصر الحديث. وفي الواقع ونيوترونات محاطة بسحابة من حدد العلماء أن للبروتونات والنيوترونات تركيبها الخاص بها، وأنها مكونة من جسيمات تسمى كواركات. ويفسر السلوك الكيميائي من خلال الكترونات الذرة الإلكترونات. كما ستدرس لاحقا. التقويم 2-3 الخلاصة .7 88 العلي الوصف تركيب الذرة، وحدد موقع كل جسيم فيها. الذرة هي أصغر جزء في العنصر له : 8. قارن بين نموذج طومسون ونموذج رذرفورد. خواص العنصر. 9. قوم التجارب التي أدت إلى استنتاج أن الإلكترونات السالبة الشحنة شحنة الإلكترون (1)، والبروتون : موجودة في جميع المواد. (1)، أما النيوترون فليس له شحنة. 10. قارن الشحنة والكتلة النسبية لكل من الجسيمات المكونة للدرة. معظم حجم الذرة فراغ يحيط بالنواة. 11. احسب الفرق بالـ (kg) بين كتلة البروتون وكتلة الإلكترون. دارة التعليم