مقاله فارسی هسته اتم

آیا تقسیمات ماده ، می تواند تا بینهایت ادامه پیدا کند؟
برای پیدا کردن پاسخ این پرسش باید آزمایش دیگری انجام دهید:
آزمایش : نوگ یک سنجاق را در روغن زیتون فرو ببرید و فوری آن را در لیوانی که دارای آب سرد وارد کنید. روغن در سطح آب پخش می شود. آیا روغن تمام سطح لیوان را پوشانده است؟ اگر خیر؛ آیا لکه روغن به هم پیوسته است یا به صورت چند تکه جدا از هم است؟ اگر لکه روغن تمام سطح آب را پوشانده یا به صورت یکپارچه است ، آزمایش را تکرار کنیداین بار در یک بشقاب آب بریزید و سنجاق آغشته به روغن را در آب فرو ببرید. زمانی خواهد رسید که لکه روغن یکپارچگی خود را از دست می دهد و به چند تکه تقسیم میشود. بنابراین، باید پذیرفت که روغن زیتون نیز از ذرات کوچکی تشکیل شده است که یک قطره آن می تواند درسطح آب گسترده می شود و لایه نازکی را تشکیل دهد، ولی این گستردگی نمی تواند تا بینهایت ادامه پیدا کند. به بیان دیگر، وقتی که لایه ای بسیار نازک درست شد که ضخامت آن درحدود قطر یک ذره است ، دیگر لایه از آن نازکتر نمی شود. بنابراین ، می توان گفت که مواد مورد بحث پیوسته نیستند و از ذرات بسیارکوچکی تشکیل شده اند.
همانطور که در دوره ابتدایی وراهنمایی تحصیل دیده اید ، آزمایشهای را قبلا دیده اید برای مثال، می دانید که هرگاه در آب خالص چند قطره اسید سولفوریک یا چند تکه سود یا مقداری سولفات سدیم حل کنیم و در داخل محلول دو میله زغالی بگذارین و میله ها را به یک باتری وصل کنیم، در عمل، آب به ئیدروژن و اکسیژن تجزیه می شود. پس ، مولکلهای آب خود را از اجزای کوچکتری تشکیل شده اند. حتما می دانید که این اجزاء را اتم می نامند. همچنین می دانید که مواد مرکب، از اتمهای و مواد ساده ؛ از اتمهای یکسان تشکیل شده اند.
اجزای اتم و چگونگی قرار گرفتن آنها
آیا اتمها تجزیه ناپذیرند؟
نظریه تمی دالتن نیز مانند هر نظریه علمی دیگر توانست بسیاری از پدیده های علمی آن زمان را توجیه کندو به بسیاری از پرسشها پاسخ دهد، ولی از توجیه برخی پدیده ها عاجز بود و مانند هر نظریه خوب دیگر سوالهای تازه بسیار مطرح کرد. به عنوان مثال، این سوال مطرح شد: در اتمهای مواد مرکب چه نیرویی اتمهای ساده را درکنار یکدیگر را یک اتمسفر گرمایی احاطه کرده است که به هنگام ترکیب دو عنصر، اتمسفر گرمایی این دو عنصر همپوشانی می کنند که وبه همین سبب نیز از واکنش ندارد و به همین دلیل این مواد یک اتمی هستند. دالتن برای این قسمت از نظریه خود دلیل تجربی نداشت.
دانشمندان سالها پیش از دالتن با الکتریسیته مالشی( ساکن) آشنایی داشتند که نظریه اتمی دالتن نمی توانست این پدیده را توجیه کند. بازهم دالتن پاسخی داشت و آن این بود که الکتریسیته چیزی است که برماده عارض می شود وجزء ذات ماده نیست.
با ساخته شدن پیلهای الکتروشیمیایی و انجام شدن آزمایشهای الکترولیز ، توانایی نظریه دالتن برای توجیه واقعیتها کمتر شد و سرانجام این مدل از توجیه خصلت رایو اکتیوی و اشعه کاتدی به کلی عاجز ماند. این واقعیتها زمانی قابل توجیه بود که در اتمها، اجزای دارای بار الکتریکی وجود داشته باشند ومدل اتمی دالتن (اتم غیر قابل تقسیم) نمی توانست این پدیده ها را توجیه کند.
چگونه اجزای دارای بار الکتریکی اتم شناخته شدند؟
هنگامی که اولین پیل الکتروشیمیایی ساخته شد، دانشمندان سعی کردند تا رفتار مواد را در برابر این پدیده جدید مورد آزمایش قرار دهند. جریان الکتریسته را از محلول آبی نمکها،
بازها و اسیدها عبور دادند که در بسیاری از موارد نتیجه عمل تجزیه آب به ئیدروژن و اکسیژن بود. بر اثر عبور جریان الکتریسته از نمکها یا ئیدروکسیدهای مذاب ، عنصرهای جدیدی کشف شد قوانین کیفی وکمی برای الکترولیز در حالتهای گوناگون پیدا شد. نتایجی را که دانشمندان در مورد رفتار مواد رفتار مواد در برابر جریان الکتریسته پیدا کردند می توان به صورت زیر خلاصه کرد”
جامدات به دو دسته تقسیممی شوند. دسته اول رسانای الکتریسیته هستند، که بیشتر از فلزات تشکیل می شوند ؛، و دسته دوم مواد نارسانا.
مایعات- و از جمله آب معمولاًٌ رسانای جریان الکتریسته نیستند. ولی هرگاه در آب مواد دیگری به ویژه نمکها حل شده باشند، محلول حاصل جریان الکتریسته را عبور می دهد. رسانایی الکتریکی این محلولها نیز یکسان نیست، برخی رسانای نسبتاً خوبی هستند وبرخی دیگر رسانای الکتریسته نیستند. ولی اگر ذوب شوند، تقریباً به خوبی محلول آبی خود جریان الکتریسته را عبور می دهند.
محلول برخی از مواد، مانند شکر، به کلی جریان الکتریسته را عبور نمی دهد.
نمکها در حالت جامد ررسانای الکتریسته نیستند،ولی اگر ذوب شوند، تقریباً به خوبی محلول آبی خود جریان الکتریسته را عبور می دهند.
رسانایی الکتریسته نمکها، خواه در حالت مذاب یا محلول با رسانایی الکتریکی فلزها متفاوت است.
سرانجام نوبت به گازها رسد و آزمایشهای گوناگونی در این مورد صورت گرفت که نتیجه آن کشف اشعه کاتدی بود.
چگونه اشعه کاتدی به شناختن اجزای اتم کمک کرد؟
جریان الکتریسیته با ولتاژ معمولی از گازها عبور نمی کند و حتی با ولتاژ خیلی زیاد هم ، وقتی که فاصله الکترودها زیاد باشد، از هوا یا گازهای دیگر عبور نخواهد کرد. در فشار معمولی برای عبور جریان الکتریسیته از گازی مانند هوا ولتاژی در حدود 000/30 ولت به ازای هر سانتیمتر فاصله الکترودهای لازم است. ولی هرگاه فشار گاز درون لوله را کاهش دهیم تا به حدود 01/0 اتمسفر برسد، جریان الکتریسیته عبور خواهد کرد و بسته به نوع گاز رنگ خاصی نیز تولید می شود. در این شرایط باید در گاز نیز، مانند محلول ، ذرات دارای بار الکتریکی پدید آمده باشد. پیدایش ذرات دارای بار الکتریکی در صورتی قابل توضیح و توجیه است که درون اتم اجزایی با بار الکتریکی وجود داشته باشد که به هنگام عبور جریان الکتریسته برخی از آنها از اتم جدا شده باشند. پس این « اتم غیر قابل تقسیم » می تواند به اجزای دارای بار الکتریکی تبدیل شود، هرگاه تخلیه را ادامه دهیم و از فشار گاز درون لوله بازهم بکاهیم تا به حدود اتمسفر برسد، روشنایی درون لوله از میان می رود، ولی بدنه لوله درخشندگی سبز رنگی پیدا می کند . دانشمندان برای اطمینان از اینکه این روشنایی نتیجه بمباران بدنه لوله به وسیله ذرات دارای بار الکتریکی است ، بارها این آزمایش را تکرار کردند، و در نتیجه ، قبول کردند که در این حالت نوعی پرتو نامرئی از کاتد ( قطب منفی) خارج می شود که بر اثر برخورد با بدنه لوله نور مرئی پدید می آورد . این پرتو را اشعه کاتدی نامیدند. آزمایشهای گوناگونی با کاتدهایی از جنسهای مختلف و همچنین با تغییر گاز درون لوله صورت گرفت ؛ ولی خواص این اشعه به این عوامل بستگی نداشت . آزمایشهای بسیاری نیز برای تعیین جنس این اشعه به این عوامل بستگی نداشت . آزمایشهای بسیاری نیز برای تعیین جنس این اشعه همیشه در میدان
الکتریکی به سمت قطب مثبت منحرف می شوند، بنابراین دارای بار الکتریکی منفی هستند و جنس آنها نه به جنس کاتد بستگی دارد و نه به جنس گاز درون لوله .
به طوری که ملاحظه می شود اشعه کاتدی ، مانند امواج نورانی به خط مستقیم منتشر می شود. آیا امواج نورانی مانند اشعه کاتدی در یک حوزه مغناطیسی منحرف می شوند؟ جهت انحراف اشعه کاتدی نیز نشان می دهد که باید دارای بار الکتریکی منفی باشد. اشعه کاتدی می تواند پروانه ای را به چرخش در آورد، آیا نور در شرایط کاتدی به جای آنکه یک دسته شعاع مانند شعاع نورانی – باشد، باید به عنوان جریانی از ذرات بسیار ریزی که دارای بار منفی است در نظر گرفته می شود.این جریان از اتمهای فلزی کاتد خارجی از اتمهای فلز کاتد خارج می شود. این ذرات دارای بار منفی در سال 1847 الکترین و در سال 1891 الکترون نام گرفتند و ما امروزه انها را به همین نام می شناسیم.
جزءمثبت اتم چیست؟
همه دانشمندان این نکته را می دانستند که یک اتم روی هم رفته خنثی است، یعنی در ظاهر نه بار الکتریکی مثبت دارد و نه بار الکتریکی منفی . با شناخته شدن الکترون معلوم شد که ظاهر با واقعیت یکی نیست و در اتم ذرات دارای بار منفی وجود دارد. پس، باید در اتم خنثی به همان اندازه بار الکتریکی مثبت وجود داشته باشد. ذرات منفی الکترون هستند که شناخته شده اند. ذرات مثبت چطور ؟ چه نوع ذراتی هستند و چه مشخصاتی دارند؟ هنوز نمی دانیم ، ولی مطئمنیم که وجود دارند؟ و به طوری که گفته شد، دانشمندان ذرات مثبتی مانند یون+ H را شناسایی کرده بودند و حتی جرم و با الکتریکی انها را اندازه گرفته بودند. ولی این نکته که این ذره نیز مانند الکترون یکی از اجزای سازنده کلیه اتمها باشد
به شدت مورد تردید بود.دانشمندان به دنبال ذره مثبتی بودند که در برابر الکترون جزء مثبت سازنده کلیه اتمها باشد.
کشف اشعه مثبت چه کمکی به شناختن ساختمان اتم کرد؟
در اولین روزهایی که تلاش برای عبور داد جریان الکتریسته از گازها جریان داشت و توانستند با بالا بردن ولتاژ و کم کردن فشار گاز درون لوله این کار را انجام بدهند، یک سوال مهم ذهن دانشمندان را به خود مشغول می داشت و آن این بود که چرا گاز دورن لوله ، رنگی می شود. این رنگ مربوط به چیست ؟ با کشف کاتدی و از میان رفتن رنگ در لوله اشعه به طور موقت فراموش شد. البته یک دانشمند هرگز یک مساله علمی را به فراموشی نمی سپارد . در این مورد نیز این طور نتیجه گیری شد که رنگ ، مربوط به ذرات مثبت بوده است. چون ذرات منفی بی رنگ و نامرئی بودند.
در آزمایشهای گوناگونی که از لوله ها وگازها و کاتدهای مختلف برای تولید اشعه کاتدی استفاده می شد، بعضی از دانشمندان نیز از کاتد سوراخ سوراخ استفاده کردند. در این حال ، یک دسته شعاع نورمرئی در پشت کاتد ظاهر شد که رنگ آن بستگی به جنس گاز درون لوله داشت و شبیه همان رنگی بو که پیش از پیدایش اشعه کاتدی در داخل لوله ظاهر می شد. آزمایشهای گوناگون در مورد این اشعه نشان داد که :
1- در میدان الکتریکی به سمت قطبی منفی منحرف می شود. پس باید دارای با الکتریکی مثبت باشد. به همین دلیل نیز آن را اشعه مثبت نامیدند.
2- در میدان مغناطیسی ( البته با شدت بسیار زیادتر از مقدار به کار رفته برای اسعه کاتدی )در خلاف اشعه کاتدی ، عمود بر میدان ، منحرف می شود. یک بار دیگر نتیجه می
شود که دارای بار مختلف جهت با اشعه کاتدی است وچون برای انحراف آن باید شدت میدان خیلی بیشتر باشد، پس جرم ذرات آن بسیار بیشتر است.
3- یک دسته اشعه باریک آن به هنگام انحراف در میدان مغناطیسی بر خلاف اشعه کاتدی بسیار گسترده می شود و به صورت یک دسته اشعه پهن در می آید. پس باید ذرات ان دارای سرعتهای گوناگون باشند که این امر می تواند به علت داشتن بار یا جرم گوناگون باشد.
4- مقدار آن بسیار متغیر وبسیار کوچکتر از مقدار محاسبه شده برای اشعه کاتدی ( الکترون ) است.
5- جرم ذرات ان بسیار بیشتر از جرم الکترونها و معمولا در حدود جرم اتمها یا مولکولهای گازی شکل اولیه است.
با توجه به این نتیجه گیریها ؛ می توان از ضرب کردن اندازه گیری شده در جرم اتمی یا مولکولی گاز به کار رفته مقدار بار هر ذره را پیدا کرد. در این مورد نیز مقدار بار الکتریکی به دست آمده مضرب صحیحی از یک مقدار معین، یعنی همان است . پس ، در هر اتم ذرات مثبتی وجود دارد که بار الکتریکی آنها معادل بار الکترون( است ÷س در هر اتم ذرات مثبتی وجود دارد که بار الکتریکی آنها معادل بار الکتریکی و جرم آنها در حدود 1840 برابر جرم الکترون است. این ذرات مثبت پروتون نامیده شدند.
آیا در اتم به جز الکترون و پروتون جزء دیگری نیز وجود دارد؟
پاسخ این پرسش نیز مانند بسیاری از پرسشهای دیگری که در مورد ساختمان اتم مطرح شده بود نیاز به آزمایشها و برسیهای متعدد داشت. در آن زمان جرم اتمی شناخته شده

فایل : 59 صفحه

فرمت : Word