دیگر سازنده های اتم
اتم آنقدر کوچک است که نمی توان آن را دید اما مانند جسمی که درون جعبه است و دیده نمی شود، می توان با بررسی رفتاری که از خود نشان می دهد، در مورد شکل و ویژگی های آن حدس هایی زد.
- هر چه شکل و ویژگی های پیشنهادی، شمار بیشتری از ویژگی های یک اتم را توجیه کند، آن حدس دقیق تر ودرست تر است.
رادرفورد :
![]()
ارنست رادرفورد دانشمند نیوزلندی چهارده سال پس از تامسون ساختار دیگری برای اتم
پیشنهاد کرد و مدل تازه ای برای آن ارائه داد و اظهار داشت :
« اتم دارای هسته ی کوچکی است که تقریبا همه ی جرم اتم در آن متمرکز شده است و
هسته دارای بار الکتریکی مثبت است و الکترون ها دور هسته قرار گرفته و آن را محاصره
کرده اند. در ضمن بیش تر حجم اتم را فضای خالی تشکیل می دهد . »
- نتایج آزمایشات رادرفورد:
1- یک هسته ی کوچک که تقریباً همه ی جرم اتم درآن متمرکز شده است.
2- هسته ی اتم دارای بار الکتریکی مثبت است.
3- حجم هسته ی اتم درمقایسه با حجم اتم بسیار کوچک است زیرا بیش تر حجم اتم را فضای خالی تشکیل می دهد.
4- هسته ی اتم به وسیله ی الکترون ها محاصره شده است.
- اگر هسته ی اتم را به اندازه ی یک گوی کوچک در نظر بگیرید در این صورت یک اتم به اندازه ی یک استادیوم فوتبال خواهد بود.
- رادرفورد در مدل خود بار مثبت هسته ی اتم را به ذره هایی به نام پروتون نسبت داد.
- بار الکتریکی پروتون = بار الکتریکی الکترون - جرم پروتون 2000برابربیشتر از الکترون است .
-- در مدل اتمی رادرفورد الکترون ها روی هسته سقوط می کنند .چون تحت جاذبه ی قوی پروتون ها قرار می گیرند.
نوترون چگونه کشف شد ؟
با اندازه گیری هایی که ارنست رادرفورد انجام داده بود ، متوجه شد که جرم هسته اتم تقریبا دوبرابر تعداد پروتونها است . بدین ترتیب او پیش بینی کرد که ذره ای دیگر باید در هسته باشد تا این کمبود جرم را جبران کند .
در سال ۱۹۳۲ جیمز چدویک آزمایشی ترتیب داد . او بریلیم را با آلفا بمباران کرد و متوجه شد ذره ای با قدرت نفوذ بسیار بالا از هسته اتم بیرون می زند که در میدان مغناطیسی منحرف نمی شود . ابتدا فکر کرد باید اشعه X یا گاما باشد اما هنگامی که سرعت آن را اندازه گرفت متوجه شد سرعت این ذره یک دهم سرعت نور است . به همین دلیل این ذره را که جرم آن حدود جرم پروتون و بیشتر بود ، بار الکتریکی نداشت و سرعت آن یک دهم سرعت نور بود نوترون نامید و آن را به هسته نسبت داد.
- نوترون ها در ایجاد یک نیروی جاذبه ای قوی برای کنار هم نگاه داشتن پروتون ها در هسته ی اتم نقش مهمی دارند.
- هنگامی که هسته ی یک اتم می شکند یا تلاشی می یابد انرژی بسیار زیادی آزاد می شود به این انرژی آزاد شده انرژی هسته ای می گویند.
و اندازه این ذراات به نوع گاز درون لوله بستگی دارد . سرعت ذرات پرتو مثبت از سرعت پرتو کاتدی خیلی کمتر و نسبت بار به جرم آن ها خیلی کوچکتر و مقدارش با نوع گاز درون لوله تغییر می کند .
هرگاه گاز درون لوله را هیدروژن انتخاب کنند ، هر ذره مثبت از نظر مقدار بار برابر با بار یک الکترون ولی جرم آن عملا برابر جرم یک اتم هیدروژن است .
رادرفورد نام پروتون را برای این ذره ی مثبت پیشنهاد نمود .
سپس بار الکتریکی پروتون اندازه گیری شد . رادرفورد با تقسیم بارمثبت هسته به بار الکتریکی یک پروتون ، تعداد بارهای مثبت هر اتم یا تعداد پروتون ها را تعیین نمود .
موزلی و عدد اتمی :
موزلی در سال 1913 با استفاده از طیف سنجی که براگ ابداع کرده بود ، طیف اختصاصی پرتوهای X بسیاری از عناصر را بادقت زیادی مورد مطالعه قرار داد .و از برسی طیف خطی پرتوهای اختصاصی X عناصر دریافت که از عنصری به عنصر دیگر، هر خط طیفی به اندازه معینی در طیف جابجا می شود ، به طوری که اگر این عناصر را به ترتیب شماره خانه آن ها در جدول تناوبی (که در آن زمان عدد عنصر در جدول یا عدد اتمی نامیده می شد) ، در نظر بگیریم محل این خط در مقیاس طول موج دستگاه طیف نما ، به اندازه معینی به سمت طول موج های کوتاه تر جابجا می شود .موزلی تلاش نمود تارابطه بین شماره خانه آن عنصر در جدول تناوبی و محل هر خط طیفی پرتوهای X آن را دریابد .سرانجام دریافت که جذر فرکانس هر خط طیفی از هر عنصر تابعی از عدد اتمی آن است
V فرکانس خط طیفی مشخص از پرتوهای X یک عنصر ، Z شماره خانه عنصر در جدول تناوبی و a,b اعداد ثابتی اند که به جنس عنصر مورد مطالعه ارتباطی ندارد بلکه در مورد تمام عناصر برای هر خط طیفی مقدارمشخصی دارند .
موزلی با توجه به این که از هر عنصری به عنصر بعدی ، طول موج هر خط طیفی از پرتوهای X کوتاهتر می شود ، به عبارت دیگر فوتون های X که تابش می شود ، دارای انرژی بیشتری است و این رویداد نشانه آن است که برای جداکدن الکترون از لایه های درونی اتم به انرژی بیشتری نیاز دارد به این نتیجه رسیده بودکه از عنصری به عنصر بعد در جدول تناوبی ، بر مقدار بار مثبت هسته اتم و در نتیجه ، بر مقدار نیروی جاذبه بین هسته و الکترون افزوده می شود .
بدین ترتیب ثابت کرد آنچه بور به عنوان بار مثبت هسته و یا تعداد پروتون های اتم هر عنصر در نظر گرفته بود ، دقیقا با شماره ی خانه آن عنصر در جدول تناوبی که به عدد اتمی آن عنصر موسوم بود ، مطابقت دارد . از این رو مفهوم عدد اتمی عنصر را نه به معنی شماره خانه آن عنصر در جدول تناوبی ، بلکه به معنی تعداد پروتون های موجود در اتم آن ، یعنی به همان مفهومی که امروزه متداول است تغییر داد . بدین ترتیب موزلی از طریق بررسی طیف اختصاصی پرتوهای X عناصر توانست عدد اتمی دقیق آن ها را حساب کند







