התורה האטומית – הבדלי גרסאות
תוכן שנמחק תוכן שנוסף
Matanyabot (שיחה | תרומות) מ בוט החלפות: \1 |
Matanyabot (שיחה | תרומות) מ בוט החלפות: \1 |
||
שורה 80:
=== גילוי החלקיקים הגרעיניים ===
ב-[[1918]] הפציץ [[ארנסט רתרפורד]] גז [[חנקן]] ב[[חלקיק אלפא|חלקיקי אלפא]] והבחין כי גרעיני [[מימן]] נפלטו מן הגז. רתרפורד הסיק כי גרעיני המימן בקעו מגרעיני החנקן עצמם - כלומר, הוא ביקע את האטום.
{{הערה|1=Rutherford, Ernest. "[http://web.lemoyne.edu/~GIUNTA/rutherford.html Collisions of alpha Particles with Light Atoms. IV. An Anomalous Effect in Nitrogen.]" ''Philosophical Magazine.'' 1919. 6th series, 37, 581.}} מאוחר יותר גילה רתרפורד כי המטען החיובי של כל אטום שווה תמיד לזה של מספר שלם של גרעיני מימן. גילוי זה, בנוסף לעובדה כי המימן היה היסוד הקל ביותר הידוע, וכי ה[[מסה אטומית|מסה האטומית]] של כל יסוד אחר הייתה כפולה שלמה בקירוב של המסה האטומית של המימן, הביאו אותו למסקנה כי גרעיני המימן הם חלקיקים ייחודיים והם המרכיבים היסודיים של כל הגרעינים האטומים: [[פרוטון|פרוטונים]]. ניסויים נוספים שערך רתרפורד מצאו כי מסת הגרעינים של רוב האטומים עולה על זו של הפרוטונים שבגרעין. הוא הניח כי המסה העודפת מורכבת מחלקיק שהיה בלתי ידוע עד אז, שהיה בעל מטען חשמלי נייטרלי; לחלקיקים אלה הוא קרא באופן זמני "[[נייטרון|נייטרונים]]".
ב-[[1928]] הבחין [[ולתר בותה]] כי כאשר מפציצים [[בריליום]] בחלקיקי אלפא, הוא פולט קרינה נייטרלית מבחינה חשמלית, אשר חודרת דרך חומר בקלות. מאוחר יותר התגלה כי קרינה זו עשויה לשחרר אטומי מימן מתוך שעוות [[פרפין]]. בתחילה סברו כי זו [[קרינת גמא]], מאחר שלקרינה זו (המורכבת מ[[פוטון|פוטונים]] באנרגיה גבוהה) הייתה השפעה דומה על אלקטרונים במתכת, אך [[ג'יימס צ'דוויק]] מצא כי אפקט ה[[יינון]] היה חזק מכדי שייגרם על ידי קרינה אלקטרומגנטית. ב-[[1932]] הוא חשף יסודות שונים כגון מימן וחנקן ל"קרינת הבריליום" המסתורית, ובאמצעות מדידת האנרגיה של החלקיקים הטעונים הנרתעים מהחומר, הסיק כי הקרינה הורכבה מחלקיקים נייטרליים, בעלי מסה דומה לזו של הפרוטון - הנייטרונים.
{{הערה|1=Chadwick, James. (February 27, 1932), "[http://dbhs.wvusd.k12.ca.us/webdocs/Chem-History/Chadwick-neutron-letter.html Possible Existence of a Neutron]." ''Nature.'' February 27, 1932. p. 312}} על גילוי הנייטרונים קיבל צ'דוויק את [[פרס נובל]] בשנת [[1935]].
שורה 93 ⟵ 95:
[[מכניקת הקוונטים|תורת הקוונטים]] גרמה למהפכה רבתי בפיזיקה בתחילת [[המאה ה-20]], כאשר [[מקס פלאנק]] ו[[אלברט איינשטיין]] העלו את ההשערה כי אנרגיית האור נפלטת או נקלטת במנות בדידות (קוונטים). ב-[[1913]] שילב [[נילס בוהר]] את הרעיון הזה ב[[מודל האטום של בוהר]], שבו האלקטרונים מקיפים את הגרעין אך ורק במסלולים מסוימים בעלי ערכים קבועים של [[תנע זוויתי]] ואנרגיה, כאשר המרחק מהגרעין - רדיוס המסלול - הוא פרופורציונלי לאנרגיה של האלקטרון.
במודל זה, האלקטרונים לא קרסו אל עבר האלקטרון, מאחר שהם לא יכלו לאבד אנרגיה בצורה רציפה; במקום זאת, הם יכלו לבצע רק [[קפיצה קוונטית|קפיצות קוונטיות]] בין [[רמת אנרגיה|רמות האנרגיה]] הקבועות מראש. כאשר זה קרה, נפלט או נבלע אור בתדירות פרופורציונית לשינוי באנרגיה - ומכאן התדירויות הבדידות של האור שנצפו בתהליך זה.
{{הערה|שם=NBohr|1=Bohr, N. "[http://dbhs.wvusd.k12.ca.us/webdocs/Chem-History/Bohr/Bohr-1913a.html On the constitution of atoms and molecules]." ''Philosophical Magazine''. July 1913. 26, 1-25.}} המודל של בוהר הצליח לחזות רק את [[קו ספקטרום|קווי הספקטרום]] של המימן; הוא לא הצליח לחזות את אלה של אטומים מרובי אלקטרונים. וחמור מכך, כאשר טכנולוגיית ה[[ספקטרופוטומטר|ספקטרוגרפיה]] השתפרה, נתגלו גם באטום המימן קווי ספקטרום נוספים, אשר מודל בוהר לא הצליח להסביר אותם. ב-[[1916]], [[ארנולד זומרפלד]] הוסיף מסלולים אליפטים למודל בוהר, על מנת להסביר את קווי הפליטה הנוספים, אך שינוי זה הפך את המודל לקשה מאוד לשימוש, והוא עדיין לא פתר את בעיית האטומים מרובי האלקטרונים.
ב-[[1924]] שיער [[לואי דה ברויי]] כי כל החלקיקים הנעים - ובפרט, חלקיקים תת-אטומים כגון אלקטרונים - מפגינים תכונות דמויות-גל. [[ארווין שרדינגר]], אשר הוקסם מהרעיון, חקר האם ניתן להסביר את תנועתם של האלקטרונים באטום כגלים ולא כחלקיקים. [[משוואת שרדינגר]], אשר פורסמה ב-[[1926]],
{{הערה|שם=schrodinger|1=Schrödinger, Erwin. "Quantisation as an Eigenvalue Problem." ''Annalen der Physik.''}} מתארת את האלקטרון כ[[פונקציית גל]] במקום כחלקיק נקודתי, והיא חזתה בצורה אלגנטית רבות מהתופעות הספקטרליות אשר מודל בוהר נכשל בהסברתן. על אף שרעיון זה היה נוח מבחינה מתמטית, היה קשה להמחישו בדמיון, והוא נתקל בהתנגדות.
{{הערה|שם=Mahanti|1=Mahanti, Subodh. "[http://www.vigyanprasar.gov.in/scientists/ESchrodinger.htm Erwin Schrödinger: The Founder of Quantum Wave Mechanics]."}} אחד ממבקריו, [[מקס בורן]], שיער כי פונקציית הגל של שרדינגר לא תיארה את האלקטרון, אלא את כל המצבים האפשריים שלו, ולכן ניתן להשתמש בה על מנת לחשב את ההסתברות למציאת אלקטרון בכל מיקום נתון מסביב לגרעין.
{{הערה|1=Mahanti, Subodh. "[http://www.vigyanprasar.gov.in/scientists/MBorn.htm Max Born: Founder of Lattice Dynamics]."}} מאחר שפונקציית גל כוללת זמן בנוסף למיקום, לא ניתן להפיק ממנה ערכים מדויקים הן עבור המיקום והן עבור ה[[תנע]] של חלקיק בכל נקודה נתונה בזמן; עיקרון זה ידוע כ[[עקרון אי-הוודאות]]. עיקרון זה סתר את מודל בוהר, עם המסלולים המעגליים המסודרים והמוגדרים היטב שלו. המודל המודרני של האטום מתאר את מיקומי האלקטרונים באטום במונחים של הסתברויות. אלקטרון עשוי, באופן פוטנציאלי, להימצא בכל מרחק אפשרי מהגרעין, אך - בתלות ברמת האנרגיה שלו - נוטה להתקיים לעתים קרובות יותר באזורים מסוימים מסביב לגרעין מאשר מבאחרים. האזור בו הסיכוי למציאת אלקטרון מסוים הוא מרבי נקרא [[אורביטל אטומי]].
| |||