پاورپوینت نظریه های اتمی

نظریه های اتمی

نام دانش آموز : زهرا سلطانی نژاد
پایه ی تحصیلی : دوم ریاضی
نام دبیر : سرکار خانم رضاپور

دموکریت
رابرت بویل(در پرانتز)
جان دالتون
جوزف تانسون
رادرفورد
نیلز بور
اروین شرودینگر
در پرانتز
اربیتال ها

دموکریت
تاریخچه تئوری اتمی به یونانی های قرن ششم و به ویژه مکتب اتم گرایی دموکریت بر می گردد. دموکریت نخستین کسی بود که از اتم سخن گفت و آن را جزو تجذیه ناپذیری دانست که دنیا از آن ساخته شده است.

او می پنداشت اتم کوچکترین ذره یک ماده است و هر یک از مواد جهان ، اتم های متفاوتی دارند . نظر او بسیار کلی بود و بر شواهد تجربی متکی نبود . تصور می کرد که اتم های آهن مارپیچی شکل هستند که موجب استحکام و انعطاف پذیری و چکش خواری آهن می شوند. یا اتم های آتش تیز و نورانی و زرد رنگ هسنتد. یا اتم های آب کروی شکل هستند .

ارسطو بر این عقیده بود که تمام جهان از چهار عنصر خاک آب و هوا و آتش ساخته شده است
تالس معتقد بود که تمام کاینات از آب ساخته شده است.
استونی با بررسی کار های فارادی به این نتیجه رسید که واحد هایی از بار های الکتریکی به اتم ها وابسته اند، وپیشنهاد کرد که این واحد ها الکترون نامیده شوند.
مایکل فارادای دانشمند معروف انگلیسی مشاهده کرد به هنگام عبور جریان برق از درون محلول یک ترکیب شیمیایی فلز دار (برقکافت) یک واکنش شیمیایی در آن به وقوع می پیونددو متوجه وجود ذرات بنیادی بار دار شد.

با انتشار کتابی با نام شیمی دان شکاک مفهوم تازه ای از عنصر را معرفی کرد . وی در این کتاب ضمن معرفی عنصر به ماده ای که نمی توان آن رت به مواد ساده تری تبدیل کرد . شیمی را علمی تجربی نامید و از دانشمندان خواست که افزون بر مشاهده ، اندیشیدن ،و نتیجه گیری کردن به پژوهش های علمی نیز اقدام کنند.

1.همه مواد از ذره های تجزیه ناپذیری به نام اتم ساخته شده اند .
2.اتم نه بوجود می آیند و نه از بین می روند.
3.اتم های یک عنصر جرم مشابه هم دارند.
4.اتم عنصر های مختلف خواص شیمیایی و جرم و متفاوتی دارند.
5.اتم های عناصر مختلف به هم متصل شده و مولکول ها را بوجود می آورند.
6. در هر مولکول نوع و تعداد نسبی اتم های سازنده ی آن یکسان است.
7.واکنش های شیمیایی شامل جابه جایی اتم ها یا تغییر در شیوه ی اتصال آن ها در مل کول هاست در این وامنش ها اتم ها خود تغییری نمی کنند.
اتم مانند گوی تو پر است
جان دالتون

جزف تامسون
جوزف جان تامسون طی آزمایش هایی بر روی پرتو کاتدی که به نظریه کیک کشمشی یا هندوانه ای مشهور است، منتشر شد. بر طبق مدل تامسون:

1.الکترون ها در محیطی ابرگونه از جنس بار مثبت پراکنده شده اند.
2.جرم فضای ابرگونه تقریباً صفر است.
3.سنگینی اتم ناشی از وجود تعداد زیاد الکترون در آن است (بیشتر جرم اتم مربوط به جرم الکترون است).
مدل اتمی

رادرفورد
در ابتدا رادرفورد از آمایشات ماری کوری استفاده کرد و ماده ی پرتوزایی را درون محفظه ی سربی قرار داد و روبه رویش ماده ی فلورسنت قرار داد و موانع مختلفی را جلویشان قرار داد و متوجه شد که این پرتو فقط توسط سرب جذب شد !
سپس برای اینکه بفهمد این ذرات از چه جنسی اند آزمایشی طراحی کرد و طی آن آزمایش یک تکه ماده ی پرتو زا را درون سنگ سربی که فقط از یک طرف باز است قرار داد و بالا و پایین آن میدان الکتریکی ایجاد کدد و پشت آن صفحهی فلور سنت قرار داد و مشاهده نمود
یکه از ذرات بدون هیچ انحرافی مسیرش را ادامه داد و دو پرتوی دیگر یکی به سمت قطب منفی و دیگری به سمت قطب مثبت رفت پس این پرتو از سه پرتو با بار های خنثی(گاما) و منفی (بتا ) و مثبت ( آلفا ) تشکیل شده است.

http://www.mhhe.com/physsci/chemistry/essentialchemistry/flash/radioa7.swf
Nانیمیشن مربوط به این در این سایت به صورت زیبایی نمایش داده شده است

در پرانتز
جنس اشعه ها

اشعه گاما با بار خنثی از جنس الکترو مغناطیس (نور) است مانند اشعه ایکس

پرتو آلفا از جنس هسته ی هلیم است

پرتو بتا از جنس الکترون است مانند کاتدی

رادرفورد نتوانست تشکیل تابش های مواد پرتوزا را  به کمک مدل اتمی تامسون توجیه کند .
از این رو در درستی مدل اتمی تامسون تردید کرد . وی در سال ١٩١٥ برای شناسایی دقیق تر ساختار اتم  آزمایش  جالبی  را طراحی و اجرا کرد . او در این آزمایش ورقه ی نازکی از طلا را با ذره های آلفا بمباران  کرد به امید ان که همه ی ذره های  پرانرژی و سنگین آلفا که دارای بار مثبت نیز هستند با کمترین میزان انحراف از این ورقه ی نازک عبور کنند اما آزمایش نتایج دیگری داشت. رادرفورد از نتایج این آزمایش شگفت زده شد و گفت : بازگشت ذره های الفا  با زاویه ای نزدیک به º١٨٠ واقعا  باور نکردنی است. مانند این است که یک گلوله ی توپ  را  به سمت  دستمال  کاغذی  پرتاب کنیم  و آن گلوله به عقب  برگردد و با ما بر خورد کند .
نتایج از این آزمایش :

http://www.mhhe.com/physsci/chemistry
/essentialchemistry/flash/ruther14.swf
Nانیمیشن مربوط به این در این سایت به صورت زیبایی نمایش داده شده است

1- از این که بیشتر ذرات بدون انحراف خارج شدند نتیجه گرفت که بیشتر حجم اتم را فضای خالی تشکیل می دهد
2- از اینگکه برخی از پرتو ها با انحراف خارج شدند نتیجه گرفت که ذرات بار داری درون اتم هستند که دارای بار مثبت می باشند
3- و از اینکه تعداد کمی از پرتو ها با زاویه ی بیش از 90 درجه برگشتند نتیجه گرفت که اتم از هسته ی مثبت بسیار کوچکی تشکیل شده است که جرم زیادی دارد

مدل اتمی رادرفورد ( مدل اتم هسته دار) :

دادرفورد با استفاده از نتایج آزمایش خود مدل دیگری برای اتم پیشنهاد کرد  که  مدل اتم هسته دار نامیده شد .در این مدل برای اتم  یک هسته ی بسیار کوچک در نظر می گیریم  که : اولا ً جرم اتم در ان متمرکز شده است. ثانیا ً دارای بار مثبت است محل تجمع بار های مثبت  است  بیشتر  حجم  اتم را فضای خالی  پر کرده است که الکترون ها در این فضا می چرخند .

مدل اتمی بور( مدل سیاره ای ) :
وجود طیف نشری برای اتم ها را نمی توان با استفاده از مدل رادرفورد توجیه نمود چون براساس مدل رادرفورد باید طیف اتم ها پیوسته باشد  در حالیکه اتم های هیدروژن طیف نشری خطی را ارئه داده بود .
وجود ارتباط با  معنا  میان الگوی  ثابت  طیف  نشری خطی  اتم هیدروژن  و ساختار اتم های آن  ذهن  دانشمندان بسیاری را  به خود مشغول ساخت. در سال ١٩١٣ نیلز  بور  دانشمند دانمارکی  در راه کشف این رابطه مدل اتمی  رادرفورد  را  برای توجیه این ارتباط  نارسا دانست و  مدل تازه ای برای اتم هیدروژن پیش نهاد کرد . او این مدل را با فرضیات زیر ارائه کرد :
١. الکترون در اتم هیدروژن در مسیری دایره ای شکل به دور هسته  گرئش می کند . ٢. انرژی این الکترون با فاصله ی آن از هسته رابطه ای مستقیم دارد . ٣. این الکترون فقط می تواند در فاصله های معین  و ثابتی پیرامون هسته گردش کند. در واقع  الکترون تنها مجاز است که مقادر معینی انرژی را بپذیرد .
٤. این الکترون معمولا ً در پایین ترین تراز انرژی ممکن ( نزدیک ترین مدار به هسته ) قرار دارد . به این تراز انرژی حالت پایه می گویند .
٥. با دادن مقدار معین انرژی به این الکترون می توان  ان  را  قادر ساخت که از حالت پایه (ترازی با انرژی کمتر) به حالت برانگیخته ( ترازی با انرژی بالا تر) انتقال پیدا کند. ٦. الکترون  در  حالت  برانگیخته  ناپایدار  است  از  این  رو  همان  مقدار  انرژی را  که  پیش از این گرفته بود از دست  می دهد  و به حالت پایه باز می گردد. از انجا که برای الکترون نشر نور مناسب ترین شیوه برای از دست دادن انرژی است از این رو الکترون برانگیخته به هنگام  بازگشت به  حالت  پایه  انرژی اضافی  خود  را  که  در  واقع  تفاوت انرژی میان  دو  تراز  انرژی یاد شده است از  طریق انتشار  نوری  با طول موج معینی از دست  می دهد .
نیلز بور

نتایجی که از مدل بور بدست می آید :
الف. هر چه  از هسته فاصله می گیریم انرژی الکترون افزایش  پیدا می کند.
ب. برای هر یک از این ترازها ی انرژی یک عدد کوانتومی اصلی در نظر می گیریم که با نماد (n) نشان می دهیم. پایدار ترین تراز الکترونی ( نزدیک به هسته) n=1 است .
بور با کوانتیده در نظر گرفتن ترازهای انرژی یا به عبارت دیگر کوانتومی در نظر گرفتن مبادله ی انرژی هنگام جابه جایی میان ترازهای یاد شده توانست با موفقیت طیف نشری خطی هیدروژن را توجیه کند .
http://www.mhhe.com/physsci/chemistry/essentialchemistry/flash/linesp16.swf
Nانیمیشن مربوط به این در این سایت به صورت زیبایی نمایش داده شده است

مدل کوانتومی اتم ( با تاکید بر خصلت موجی) :
در  سال ١٩٢٦  اروین شرودینگر فیزیکدان مشهور اتریشی  بر مبنای رفتار دو گانه ی الکترون و با  تاکید  بر رفتار موجی ان مدلی برای اتم پیشنهاد داد . وی در این مدل به جای محدود کردن الکترون به یک مدار دایره ای شکل از حضور الکترون در فضایی سه بعدی به نام اوربیتال سخن به میان اورد . او پس از انجام محاسبات  بسیار  پیچیده ی ریاضی  نتیجه  گرفت همان  گونه  که  برای مشخص کردن  موقعیت  یک  جسم  در فضا به سه عدد ( طول وعرض و ارتفاع ) نیاز است  برای  مشخص کردن هر یک ازاوربیتال های  یک  اتم نیز به چنین داده هایی نیاز داریم . شرودینگر به این منظور از سه عدد n وl و ml ( عدد کوانمی مغناطیسی) استفاده کرد که عددهای کوانتومی خوانده می شوند .
n که عدد کوانتومی اصلی گفته می شود ، همان عددی است  که بور برای مشخص کردن  ترازهای انرژی در مدل   خود به کار برده  بود. در مدل کوانتومی به جای ترازهای انرژی از  واژه ی لایه های الکترونی استفاده  می شود و n  سطح انرژی را معین می کند . n=1 پایدار ترین لایه ی الکترونی را  نشان  می دهد  و هر چه  n  بالاتر رود  سطح  انرژی لایه ی الکترونی افزایش می یابد. پیرامون هسته ی اتم حداکثر هفت لایه ی الکترونی مشاهده شده است .
اروین شرودینگر

شباهت مدل بور و مدل کوانتومی اتم :
مدل بور و مدل کوانتومی اتم هر دو انرژی الکترون  را  کوانتومی در نظر گرفته اند . تفاوت های مدل بور و مدل کوانتومی اتم :
١. در مدل بور تنها یک عدد کوانتومی برای معرفی الکترون در نظر گرفته شد در حالی که در مدل کوانتومی  چهار عدد کوانتومی به الکترون نسبت داده شد .
٢ .در مدل بور برای الکترون مسیر مشخص شده در حالی که در مدل کوانتومی تنها صحبت از احتمال حضور الکترون در یک فضا در اطراف هسته ی اتم است .٣. در مدل بور برای اتم مسیرهای دایره ای شکل به نام  تراز انرژی به دور هسته تصور شد  در حالیکه در مدل کوانتومی صحبت از یک فضا برای حرکت الکترون به نام سطح انرژی است .

اوربیتال چیست؟
ابر الکترونی اصطلاحی است که به مدل اتمی لایه ای یا همان کوانتومی مربوط می شود. این مدل که کوانتومی نام دارد می گوید که مداری برای حرکت الکترون ها به دور هسته اتم وجود ندارد و الکترون ها از لایه ای به لایه دیگر می روند. در بین این حرکت و تغییر لایه فوتون (انرژی به دست آمده) را به صورت نور آزاد می کنند. حال اگر محل تردد الکترون ها را به صورت نقطه هایی مشخّص کنیم ( که در حقیقت نمی تواند امکان پذیر باشد و در حدّ فرض است) شکلی ابر مانند به وجود خواهد آمد، به این شکل ابر الکترونی گفته می شود.
بعضی بخش های این ابر تراکم بیشتری دارد و بعضی بخش ها تراکم کمتر. به طور کلّی نزدیک هسته و خیلی دور از هسته تراکم کمتری دارند. به فضایی محدود در اطراف هسته اتم که بیشترین احتمال حضور الکترون در آن است، اوربیتال می گویند.
انواع اربیتال ها  عبات است از : s,p,d,f,

 الف ) الکترون ها به ترتیب در اوربیتال هایی جای می گیرند که کم ترین سطح انرژی را داشته باشند.

ب ) اصل طرد پاولی : هیچ دو الکترونی در اتم نمی تواند چهار عدد کوانتومی یکسان داشته باشد پس در هر اوربیتال حداکثر دو الکترون با اسپین مخالف می تواند قرار گیرد.
ج ) اصل هوند :  طبق اصل هوند اوربیتال های هم انرژی هنگامی زوج می شوند که هرکدام یک الکترون داشته باشند.  هنگامی که الکترون ها چند اوربیتال هم انرژی از یک تراز فرعی را در اختیار داشته باشند به نحوی پخش می شوند که بیشترین اوربیتال ها اشغال شود  یعنی تا در هر اوربیتال یک الکترون جای نگیرد  هیچ اوربیتالی دارای دو الکترون نمی شود .
د) به طور کلی اوربیتال هایی ابتدا الکترون می پذیرند که مجموع شماره تراز اصلی و عدد سمتی کوچکتری n+l    داشته باشند و چنانچه مجموع این دو عدد? در دو اوربیتال برابر باشد اوربیتالی ابتدا الکترون می پذیرد که شماره ترازاصلی انرژی در آن ( n ) کوچک تر باشد.
 روش آفبا

و در آخر از همکاری شما ممنونم