نشأت النظرية الذرية من فضول الفلاسفة اليونانيين في عدة قرون قبل الميلاد مثل Leucippus و Democritus ، الذين جادلوا بأن كل المادة تتكون من جسيمات لا يمكن تقسيمها مرة أخرى.
تنص الفكرة التي نقلها ديموقريطوس على أنه إذا تم تقسيم المادة إلى أجزاء أصغر ، فسيستمر تقسيمها مرة أخرى ، والتي ستصل إلى جزء صغير جدًا لا يمكن تقسيمه مرة أخرى أو لا يمكن تدميره يسمى الذرة (من كلمة Atomos في اليونانية والتي تعني لا منقسم).
لذلك ، لم يتم قبول الأفكار الفلسفية حول النظرية الذرية حتى أوائل القرن الثامن عشر ، حتى قدم جون دالتون أخيرًا شرحًا للنظرية الذرية بناءً على القوانين الكيميائية الأساسية ، وقانون الحفاظ على الكتلة ، وقانون النسب الثابتة وقانون مضاعفات النسب.
نظرية دالتون الذرية
بدأ تطوير النظرية الذرية لأول مرة بواسطة جون دالتون في 1803 إلى 1808. صرح جون داتون بذلك
- يتكون كل عنصر من جسيمات صغيرة جدًا تسمى الذرات
- جميع ذرات العنصر نفسه متطابقة ، لكن ذرات العناصر الأخرى تختلف عن العناصر الأخرى
- الذرات غير قابلة للتجزئة ، ولا يمكن إنشاؤها أو تدميرها بواسطة التفاعلات الكيميائية
- تتكون المركبات من مزيج من ذرات عناصر مختلفة بنسب ذرية محددة
يوصف نموذج دالتون الذري ككرة صلبة أو نموذج كرة بلياردو كما هو موضح أدناه.
النظرية الذرية لـ JJ Thomson
ولدت النظرية الذرية لـ JJ Thomson في عام 1897 عندما كان يجرب أشعة الكاثود. في تجربته ، يمكن أن تنحرف أشعة الكاثود عن طريق مجال مغناطيسي أو مجال كهربائي. يمكن أن تنحرف أشعة الكاثود المشحونة كهربائيًا نحو الأقطاب الموجبة الشحنة بحيث تكون أشعة الكاثود سالبة الشحنة.
حسنًا ، يشير هذا الجسيم المشحون سالبًا إلى اكتشاف الإلكترونات ، وجادل JJ Thomson بأن الذرات تتكون من إلكترونات سالبة الشحنة.
تم تصوير نموذج JJ Thomson الذري على شكل كرة بها إلكترونات متناثرة مثل خبز الزبيب. هذه الزبيب عبارة عن إلكترونات بينما الخبز عبارة عن كرة موجبة الشحنة.
اقرأ أيضًا: العصر الحجري الحديث: الأوصاف والميزات والأدوات والإرثنظرية رذرفورد الذرية
في عام 1911 ، أجرى إرنست رذرفورد تجربة بإطلاق جسيم ألفا موجب الشحنة على لوحة ذهبية رفيعة.
وجد من هذه التجارب أن معظم الجسيمات اخترقت الصفيحة الذهبية ، ثم عانى بعضها من انحراف وانعكاس.
يمكن أن نستنتج أن نموذج رذرفورد للذرة يتكون من ذرات تكون في الغالب مساحة فارغة على شكل نواة صلبة موجبة الشحنة تسمى النواة الذرية والإلكترونات سالبة الشحنة تدور حول النواة الذرية.
نظرية بوهر الذرية
في عام 1913 ، اقترح نيلز بور فكرة النموذج الذري لشرح ظاهرة تشتت الضوء من العناصر عند تعرضها للهب أو الجهد العالي.
نموذج بوهر الذري هو على وجه التحديد نموذج لذرة الهيدروجين لشرح ظاهرة طيف خط ذرة الهيدروجين. ذكر بور أن الإلكترونات سالبة الشحنة تتحرك حول النواة الموجبة الشحنة على مسافات مختلفة بنفس الطريقة مثل مدارات الكواكب حول الشمس.
حسنًا ، يُعرف نموذج بوهر للذرة أيضًا باسم نموذج النظام الشمسي. في هذا النموذج ، يكون كل مسار مداري للإلكترون في مستوى طاقة مختلف حيث كلما زاد المسار المداري عن النواة ، زاد مستوى الطاقة. يُطلق على مسار مدار الإلكترون اسم غلاف الإلكترون. عندما تسقط الإلكترونات من المدار الخارجي إلى المدار الأعمق ، يعتمد الضوء المشع على مستويات الطاقة في المسارين المداريين.
نظرية ميكانيكا الكم
بدأت نظرية ميكانيكا الكم مع "كارثة الأشعة فوق البنفسجية" قرب نهاية القرن التاسع عشر. عند الترددات العالية ، سيكون إشعاع الجسم الأسود ذا قيمة هائلة وحتى لانهائية. تمكن ماكس بلانك من إيجاد صيغة بسيطة حول إشعاع الجسم الأسود لحل مشكلة هذه الكارثة فوق البنفسجية.
على الرغم من بساطته ، إلا أن هذا الاكتشاف يكمن وراء ميلاد فيزياء الكم في أوائل القرن العشرين.
اقرأ أيضًا: صيغ لمستشاري الأسلوب وأمثلة على الأسئلة + المناقشةفي الوقت نفسه ، أرسل ألبرت أينشتاين ورقة إلى بلانك تحتوي على فكرة التأثير الكهروضوئي في عام 1905. أثبتت أفكار أينشتاين صيغة بلانك البسيطة وأثبتت أن الضوء يتصرف كجسيمات. بعد ذلك ، كان هناك عالم فيزياء من الولايات المتحدة يُدعى آرثر كومبتون شارك في إثبات أن للضوء سلوكان ، وهما الجسيمات والأمواج.
بمرور الوقت ، نجح Louis de Broglie في تشكيل الزخم الخطي للموجة. هذا ما يجعل الموجة تتصرف أيضًا كجسيم.
في عام 1924 ، جاء وولفجانج باولي بفرض حظر. حظر لا يسمح لاثنين أو أكثر من الإلكترونات أن يكون لها نفس الأرقام الكمية الأربعة (عناوين الإلكترونات في الذرات).
بعد عدة أشهر ، في الشتاء ، تمكن إروين شرودنغر من إيجاد فكرة رائعة عن الموجات ، وهي معادلة الموجة . ومع ذلك ، يبدو أن فكرة موجة شرودنغر تعيد إحياء الفكرة الكلاسيكية التي بدأت موضع شك.
في ذلك الوقت ، لم يجد شرودنجر سوى فكرة فجة عن معادلة الموجة التي اكتشفها. حتى أنه لم يكن يعرف ماذا وجد.
تم حل لغز معادلة شرودنجر أخيرًا عندما نشر ماكس بورن أفكاره حول احتمالية الموجات. أوضح بورن أن قاعدة موجة شرودنجر غير مؤكدة أو احتمالية.
شعر شرودنغر بأن أفكاره يتم تناولها بشكل عرضي ، وقام بعمل تشبيه تجريبي أطلق عليه " قطة شرودنجر ".
على الرغم من وجود خلاف بين الفيزيائيين بسبب اختلاف الآراء في ذلك الوقت ، إلا أنهم اتحدوا أخيرًا في مؤتمر سولفاي الذي بدأه إرنست سولفاي لمناقشة فكرة جديدة لاستبدال الأفكار الكلاسيكية التي بدأت في الشك بعلم يسمى ميكانيكا الكم أو فيزياء الكم .
وهكذا ، تطور النظرية الذرية من نظرية دالتون الذرية إلى نظرية ميكانيكا الكم. ربما يكون مفيدا!