مدلهاي اتمي قبل از بور
تئوري اتمي در فيزيك و شيمي يك تئوري علمي در مورد ماهيت ماده است كه بيان ميكند. ماده از ذرات گسستهاي به نام اتم ساخته شده است. با تغيير و تحولات تئوري اتمي در طول تاريخ در ادامه آشنا ميشويم.
در ابتدا تصور ميشد كه ماده تا بينهايت تقسيمپذير است. در يونان باستان دموكرتيوس جزء اولين كساني بود كه در نظر گرفت ماده تا بينهايت تقسيمپذير نيست و از اجزاي بسيار ريز تقسيمناپذيری به نام اتم تشكيل شده است. اين نظريه توسط برخي دانشمندان و فيلسوفان زمان مثل ارسطو رد شد. در اوايل سالهاي 1800 تشكيل شدن ماده از ذرات تجزيه ناپذير به نام اتم مجدداً توسط دالتون مطرح شد.
تئوري اتمي دالتون
5 نكته اصلي تئوري اتمي دالتون بصورت زیر هستند:
1) عناصر از ذرات فوقالعاده كوچكي به نام اتم تشكيل شدهاند.
2) اتمهاي يك عنصر از نظر اندازه، جرم و خواص ديگر يكسان هستند. اتمهاي عناصر مختلف از نظر اندازه، جرم و خواص ديگر متفاوت هستند.
3) نميتوان اتمهاي عناصر را تجزيه، توليد يا نابود كرد.
4) اتمهاي عناصر مختلف به نسبت اعداد كامل ساده با هم تركيب ميشوند تا تركيبات مرکب توليد كنند.
5) در واكنشهاي شيميايي اتمها با هم تركيب ميشوند، از هم جدا ميشوند يا با هم جا به جا ميشوند.
بسياري از پديدهها و قوانين شيمي من جمله قانون بقاي جرم در واكنشهاي شيميايي و قانون نسبتهاي ساده (معين) كه قبلاً كشف شده بودند، اما برايشان توضيحي وجود نداشت، به راحتي توسط تئوري اتمي دالتون توضيح داده شدند.
قانون نسبتهاي جرمي معين بيان ميكند كه عناصر سازندهي يك ماده مركب همواره با يك نسبت جرمي ثابت و معين براي توليد آن ماده مركب با هم تركيب ميشوند. مثلاً:
تئوری اتمی دالتون قانون نسبت های جرمی معین را بدین صورت توضیح می دهد که مستقل از اینکه تعداد اتمهای ترکیب شونده چقدر است یا در چه زمان یا مکانی با هم ترکیب می شوند، هر ماده مرکب از اتمهای عناصر سازنده به نسبت اعداد کامل ساده که ثابت و معین است بوجود می آید (مورد 4 تئوری اتمی دالتون) و از آنجائیکه جرم همه اتمهای یک عنصر با هم برابر، ثابت و معین است (مورد 2 تئوری اتمی دالتون)، نسبت جرم عناصر سازنده یک ماده مرکب که همان نسبت جرم اتمهای سازنده آنها است، ثابت و معین خواهد بود.
كشف ذرات زير اتمي مانند الكترون نشان داد اتمها تجزيهپذير هستند. ممكن است در واكنشهاي هستهاي اتمها تولید یا نابود شوند، بعلاوه تمام اتمهاي يك عنصر باتوجه به وجود ايزوتوپها لزوماً دقيقاً با هم يكسان نيستند. بنابراين بندهاي 2 و 3 مدل دالتون مشكل دارند و به همين علت تئوري دالتون با مدلهاي اتمي ديگر جايگزين شد.
مدل اتمي تامسون (كيك كشمش يا هندوانهاي)
مدل اتمي تامسون جزء اولين مدلهايي بود كه به وجود الكترونها در ساختار اتم اشاره ميكرد. در اين مدل فرض ميشود كه اتم از يك ماده زمينه با بار مثبت پخش شده تشكيل شده است كه الكترونها به طور تصادفي به صورت واحدهاي مجزا از هم در اين مادهي زمينه پخش شدهاند. مدل اتمي تامسون قادر به توجيه آزمايش صفحهي طلاي رادرفورد نبود و به همين جهت كنار گذاشته شد و به جاي آن مدل اتمي مورد نظر گرفته شد.
توضیح شکل: مدل اتمی تامسون
آزمايش صفحه طلا و مدل رادرفورد
در
آزمايش صفحهي
طلاي
رادرفورد، ذرات
باردار و
سنگین آلفا 
كه
همان هسته های
هلیم (متشکل
از دو پروتون
و دو نوترون) هستند،
به
سمت يك ورقهي
نازك طلا شليك
شدند و مشاهده
شد كه بيشتر
ذرات 
بدون
انحراف يا با
انحراف ناچيز
از ورقهي
نازك طلا عبور
كردند، اما
ذرات آلفايي
نيز بودند كه
به مقدار قابل
توجهي حتي ͦ 180 منحرف
ميشدند،
همچنين
مشاهده شد كه
با افزايش
زاويه انحراف،
تعداد ذرات متناظر
كاهش مييابد.
مدل اتمي
تامسون قادر
به توجيه اين
مشاهدات نبود
و به جاي آن
مدل اتمي
رادرفورد در
نظر گرفته شد.
توضیح شکل: آزمایش صفحه طلای رادرفورد
در مدل اتمي رادرفورد تمام بار مثبت اتم در فضاي بسيار كوچكي به نام هسته در مركز اتم قرار دارد و الكترونها به دور هسته در حال چرخش هستند و قسمت عمدهي اتمها را فضاي خالي بين الكترونها و هسته تشكيل ميدهد.
توضیح شکل: مدل اتمی رادرفورد
در
آزمايش صفحهي
طلا، بيشتر
ذرات از
فضاهای خالی
بین اتمها یا
داخل اتمها
بدور از هسته
عبور می کنند
و انحراف قابل
توجهی تجربه
نمی کنند، اما
برخی از ذرات كه از
نزديكي هسته
عبور ميكنند
بعلت دافعه با
هسته منحرف ميشوند.
با كاهش فاصله
مسير ذره آلفا
از
هستهي اتمهاي
طلا، دافعه ها
شديدتر و
انحرافها
بيشتر ميشود.
شکل بعدی را
در نظر
بگیرید.
توضیح شکل: آزمایش صفحه طلا بر اساس مدل اتمی رادرفورد
بنابر فيزيك كلاسيك الكترون كه در مدل اتمي رادرفورد يك ذره شتابدار است، بايد انرژي از دست بدهد و به تدريج به سمت هسته نزديك شود تا نهايتاً روي هسته سقوط كند. بنابراين اتم رادرفورد ناپايدار است، در حاليكه در دنياي واقعي اتمها پايدارند. همچنين مدل اتمي رادرفورد قادر به توجيه طيفهاي اتمي نبود. بر همين اساس مدل اتمي رادرفورد كنار گذاشته شد و به جاي آن مدل اتمي بور در نظر گرفته شد. قبل از آشنایی با مدل اتمي بور بایستی با امواج الكترومغناطيس و بحث کوانتیده یا پیوسته بودن کمیت ها آشنا شویم.
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
**************************************************
سایت: www.youngchemist.com
مولف: محمد شاهی
نظرات، پیشنهادات و انتقادات: chemistry.shahi@gmail.com
**************************************************
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||