اتم چیست؟

اتم ها واحدهای اساسی ماده و ساختار تعیین کننده عناصر هستند. اصطلاح اتم از واژه یونانی برای غیرقابل تفکیک آمده است ، زیرا زمانی تصور می شد که اتم ها کوچکترین چیزهای جهان هستند و نمی توان آنها را تقسیم کرد. اکنون می دانیم که اتمها از سه ذره تشکیل شده اند: پروتون ، نوترون و الکترون - که از ذرات حتی کوچکتر مانند کوارک ها تشکیل شده است.

اتمها پس از 13/3 میلیارد سال پیش از انفجار بزرگ ایجاد شده اند. با خنک شدن جهان جدید ، متراکم و متراکم ، شرایط برای شکل گیری کوارک ها و الکترون ها مناسب شد. کوارک ها برای تشکیل پروتون ها و نوترون ها جمع شدند و این ذرات در هسته ها ترکیب شدند. به گزارش سرن به نقل از سرنا ، این همه در اولین دقایق نخست وجود جهان اتفاق افتاد.

380،000 سال طول کشید تا جهان به اندازه کافی خنک شود تا الکترون ها را کند کنند تا هسته ها بتوانند آنها را به دست آورند تا اولین اتم ها را تشکیل دهند. طبق آزمایشات جفرسون ، اولین اتم ها در درجه اول هیدروژن و هلیوم بودند که هنوز هم فراوان ترین عناصر جهان هستند. جاذبه سرانجام باعث شد كه ابرهای گاز به هم پیوسته و ستارگان را تشکیل دهند ، و اتم های سنگین تر (و هنوز هم وجود دارند) در درون ستارگان ایجاد شده و هنگام انفجار ستاره (ابرنواختر) ستاره ها به سراسر جهان فرستاده می شوند.

ذرات اتمی

پروتون ها و نوترون ها از الکترون ها سنگین تر هستند و در هسته در هسته اتم ساکن هستند. الکترون ها بسیار سبک وزن هستند و در ابرهایی که در مدار هسته قرار دارند ، وجود دارند. براساس آزمایشگاه ملی Los Alamos ، ابر الکترونی دارای شعاع 10000 برابر بیشتر از هسته است.

پروتون ها و نوترون ها تقریباً برابر هستند. با این حال ، یک پروتون در حدود 1835 برابر عظیمتر از یک الکترون است. اتم ها همیشه تعداد پروتون و الکترون مساوی دارند و معمولاً تعداد پروتون ها و نوترون ها نیز یکسان است. اضافه کردن یک پروتون به یک اتم یک عنصر جدید را ایجاد می کند ، در حالی که اضافه کردن یک نوترون یک ایزوتوپ یا نسخه سنگین تر آن اتم را ایجاد می کند.

هسته

این هسته در سال 1911 توسط ارنست رادرفورد ، فیزیکدان نیوزیلند کشف شد. در سال 1920 ، رادرفورد نام پروتون نام را برای ذرات با اتم مثبت بارگذاری کرد. وی همچنین این تئوری را تئوری كرد كه ذره ای خنثی در هسته وجود دارد كه جیمز چادویك ، فیزیكدان انگلیسی و دانش آموز رادرفورد ، در سال 1932 توانست آن را تأیید كند. طبق ماده شیمیایی لیبرتکس ، تقریباً تمام جرم یک اتم در هسته آن ساکن است. پروتون ها و نوترون هایی که هسته را تشکیل می دهند تقریباً با همان جرم هستند (پروتون کمی کمتر است) و دارای همان حرکت زاویه ای یا چرخش هستند. این هسته توسط یک نیروی قوی که یکی از چهار نیروی اساسی در طبیعت است ، در کنار هم قرار گرفته است. این نیرو بین پروتونها و نوترونها بر غلبه بر نیروی دافع الکتریکی دافع است که در غیر این صورت ، طبق قوانین الکتریکی ، پروتون ها را از هم دور می کند. بعضی از هسته های اتمی ناپایدار هستند زیرا نیروی اتصال برای اتم های مختلف بر اساس اندازه هسته متفاوت است. سپس این اتمها به عناصر دیگر پوسیده می شوند ، مانند پوسیدگی کربن -14 به نیتروژن -14

پروتون ها

پروتون ها ذرات با بار مثبت هستند که در هسته های اتمی یافت می شوند. رادرفورد آنها را در آزمایشات با لامپهای کاتدی که بین سالهای 1911 و 1919 انجام شد کشف کرد. پروتون ها در حدود 99.86٪ به اندازه نوترون ها هستند.

تعداد پروتونهای موجود در یک اتم برای هر عنصر بی نظیر است. به عنوان مثال ، اتمهای کربن شش پروتون دارند ، اتمهای هیدروژن دارای یک و اتمهای اکسیژن دارای هشت هستند. به تعداد پروتونهای موجود در یک اتم به عدد اتمی آن عنصر گفته می شود. تعداد پروتون ها نیز رفتار شیمیایی عنصر را تعیین می کند. عناصر به منظور افزایش تعداد اتمی در جدول تناوبی عناصر چیده شده اند.

سه کوارک هر پروتون را تشکیل می دهد - دو کوارک "بالا" (هر یک با دو سوم بار مثبت) و یک کوارک "پایین" (با یک بار منفی یک سوم) - و آنها توسط سایر ذرات زیر اتمی به نام گلونها نگهداری می شوند. که بدون جرم هستند

الکترون ها

الکترون ها در مقایسه با پروتون ها و نوترون ها بسیار کوچک هستند ، بیش از 1800 برابر کوچکتر از پروتون یا نوترون. به گفته آزمایشگاه جفرسون ، الکترون ها در حدود 0.054٪ به اندازه نوترون ها جرم دارند.

جوزف جان (J.J.) تامسون ، فیزیكدان انگلیسی ، این الكترون را در سال 1897 كشف كرد ، براساس پژوهشگاه تاریخ علم. در ابتدا با عنوان "corpuscles" شناخته می شود ، الکترون ها بار منفی دارند و از نظر الکتریکی پروتون هایی با بار مثبت جذب می شوند. الکترونها هسته اتمی را در مسیری به نام اوربیتال احاطه می کنند ، ایده ای که توسط اروین شرودینگر ، فیزیکدان اتریشی ، در دهه 1920 مطرح شد. امروزه این مدل به عنوان مدل کوانتومی یا مدل ابر الکترونی شناخته می شود. مدارهای داخلی اطراف اتم کروی هستند اما مدارهای بیرونی بسیار پیچیده تر هستند.

پیکربندی الکترون اتم به مکان الکترون ها در یک اتم معمولی اشاره دارد. مطابق با آزمایشگاه ملی Los Alamos ، شیمیدان می توانند با استفاده از پیکربندی الکترونی و اصول فیزیک ، خصوصیات یک اتم مانند ثبات ، نقطه جوش و هدایت را پیش بینی کنند.

نوترون ها

طبق گفته انجمن فیزیكی آمریكا ، وجود نوترون توسط رادرفورد تئوریزه شد و در سال 1932 توسط چادویك كشف شد. نوترون ها در طول آزمایشات وقتی اتمها روی یک ورقه نازک بریلیم شلیک شدند ، پیدا شدند. نوترون - ذرات زیر اتمی بدون بار آزاد شدند.

نوترونها ذرات قابل شارژ در تمام هسته های اتمی هستند (به جز هیدروژن). جرم نوترون کمی از پروتون بزرگتر است. مانند پروتون ها ، نوترون ها نیز از کوارک ها ساخته می شوند - یکی کوارک "بالا" (با بار مثبت 2/3) و دو کوارک "پایین" (هر یک با بار منفی یک سوم).

تاریخچه اتم

تئوری اتم حداقل به 440 B.C باز می گردد. به دموکریتوس ، دانشمند و فیلسوف یونانی. طبق گفته اندرو اندو وان ملسن ، نویسنده کتاب "از اتموس تا اتم: تاریخچه مفهوم اتم" (دكوشن ، انتشارات دانشگاه دوكسن ، 1952) به احتمال زیاد دموكریتوس نظریه خود را درباره اتمها بنا كرده است.

توضیحات دموكریتوس درباره اتم با سنگ آغاز می شود. یک سنگ تراشیده شده در نیمه به دو نیم از همان سنگ می دهد. اگر سنگ به طور مداوم برش داده می شد ، در بعضی از قسمت ها یک قطعه از سنگ به اندازه کافی کوچک وجود خواهد داشت که دیگر نمی توان آن را قطع کرد. اصطلاح "اتم" از واژه یونانی برای غیرقابل تفکیک آمده است ، که دموکریت نتیجه گرفت باید نقطه ای باشد که یک موجود (هر شکل ماده) دیگر نمی تواند تقسیم شود.

توضیحات وی شامل ایده هایی است که اتمها جدا از یکدیگر وجود دارند ، مبنی بر وجود تعداد نامحدود اتمها ، که اتم ها قادر به حرکت هستند ، که می توانند با هم ترکیب شوند تا ماده ایجاد کنند اما برای تبدیل شدن به یک اتم جدید ادغام نمی شوند. مطابق با Universe Today ، نمی توان تقسیم کرد. با این حال ، از آنجا که بیشتر فیلسوفان آن زمان - به ویژه ارسطو بسیار تأثیرگذار - معتقد بودند که همه ماده از زمین ، هوا ، آتش و آب ایجاد شده است ، نظریه اتمی دموکریتوس کنار گذاشته شد.

به گفته دپارتمان شیمی در دانشگاه پوردو ، جان دالتون ، یک شیمیدان بریتانیایی ، وقتی که نظریه اتمی خود را مطرح کرد ، در سال 1803 بر عقاید دموکریتوس بنا شد. نظریه دالتون شامل ایده های مختلفی از Democritus است ، مانند اتم ها غیرقابل تفکیک و غیر قابل تجزیه هستند و اتم های مختلفی برای ایجاد همه ماده در کنار هم تشکیل می شوند. الحاقات دالتون به این تئوری شامل ایده های زیر است: اینکه تمام اتم های یک عنصر خاص یکسان بودند ، که اتم های یک عنصر دارای وزن و خصوصیات متفاوتی نسبت به اتم های یک عنصر دیگر خواهند بود ، که اتم ها نمی توانند ایجاد یا از بین بروند و ماده توسط آن شکل بگیرد اتمها با تعداد کاملاً ساده ترکیب می شوند.

به گفته بنیاد میراث شیمیایی ، تامسون ، فیزیکدان انگلیسی که الکترون را در سال 1897 کشف کرد ، ثابت کرد که اتم ها قابل تقسیم هستند. وی با مطالعه خواص تخلیه الکتریکی در لوله های پرتوی کاتدی توانست وجود الکترون ها را مشخص کند. براساس مقاله 1897 تامسون ، پرتوهای درون لوله منحرف شده اند ، که ثابت کرد چیزی وجود دارد که منفی در لوله خلاء بار منفی داشته باشد. در سال 1899 ، تامسون توضیحی از نسخه خود را از اتم منتشر کرد ، که معمولاً با عنوان "مدل پودینگ آلو" شناخته می شود. گزیده ای از این مقاله در سایت Chem Team یافت می شود. مدل اتم تامسون شامل تعداد زیادی الکترون معلق در چیزی بود که بار مثبت را تولید می کند و به اتم شارژ خنثی می دهد. مدل او شبیه پودینگ آلو ، یک دسر محبوب بریتانیا بود که کشمش را در یک توپ مانند کیک گرد معلق داشت.

دانشمند بعدی برای اصلاح و پیشرفت بیشتر مدل اتمی ، رادرفورد بود که تحت تامسون مشغول به تحصیل بود ، طبق گفته های شیمی در دانشگاه پوردو. در سال 1911 ، رادرفورد نسخه خود را از اتم منتشر کرد ، که شامل یک هسته با بار مثبت است که توسط الکترونها در مدار چرخیده است. این مدل زمانی پدید آمد که رادرفورد و دستیارانش ذرات آلفا را روی ورقهای نازک طلا شلیک کردند. به گفته آزمایشگاه جفرسون ، یک ذره آلفا از دو پروتون و دو نوترون تشکیل شده است ، همه در همان نیرو هسته ای قوی که هسته را به هم می چسباند ، در کنار هم قرار گرفته اند.

 

دانشمندان متوجه شدند كه درصد كمي از ذرات آلفا در زاويه هاي بسيار بزرگ به جهت اصلي حركت پراكنده شده اند در حالي كه اكثريت آنها به سختي مختل مي شوند. رادرفورد توانست اندازه هسته اتم طلا را به طور تقریبی تقریبی کند و بداند که حداقل 10،000 برابر کوچکتر از اندازه کل اتم است و بخش بزرگی از اتم فضای خالی دارد. مدل اتم رادرفورد هنوز الگوی اساسی است که امروزه مورد استفاده قرار می گیرد.

چندین دانشمند دیگر مدل اتمی را دنبال کردند ، از جمله نیلز بور (که براساس مدل رادرفورد ساخته شده است تا خواص الکترون ها را بر اساس طیف هیدروژن بگنجاند) ، اروین شرودینگر (توسعه مدل کوانتومی اتم) ، ورنر هایزنبرگ (اظهار داشت که نمی توان هر دو را شناخت. موقعیت و سرعت یک الکترون به طور همزمان) ، و موری گل-مان و جورج Zweig (بطور مستقل این تئوری را ایجاد کردند که پروتون ها و نوترون ها از کوارک ها تشکیل شده اند).

Enjoyed this article? Stay informed by joining our newsletter!

نظرات

You must be logged in to post a comment.

About Author
red
red

😁😎✌بخون ضرر نمیکنی