הבדלים בין גרסאות בדף "התורה האטומית"

הוסר בית אחד ,  לפני 10 שנים
מ
הגהה
(ביטול גרסה 6545565 של 74.55.63.18 (שיחה))
מ (הגהה)
ב[[כימיה]] וב[[פיזיקה]], '''התורה האטומית''' היא [[תאוריה]] העוסקת בטיבו של ה[[חומר]], וקובעת כי החומר עשוי מיחידות נפרדות "סופיות" הקרויות [[אטום|אטומים]], בניגוד לדעה עתיקה יותר, שלפיה ניתן לחלק את החומר ליחידות הולכות וקטנות, עד אינסוף. התורה האטומית החלה כרעיון [[פילוסופיה|פילוסופי]] ב[[יוון העתיקה]] וב[[הודו]], ונכנסה לזרם המרכזי במדע בראשית [[המאה ה-19]], כאשר תגליות בתחום הכימיה הראו כי החומר אכן מתנהג כעשוי מחלקיקים.
 
השם "אטום" (מהמילה היוונית "אטומוס", "בלתי ניתן לחלוקה") ניתן לחלקיק הבסיסי שמרכיב את ה[[יסוד כימי|יסודות]], מאחר שהכימאים האמינו באותה תקופה כי לא ניתן לחלקו יותר. ובכל זאת, בתחילת [[המאה ה-20]], באמצעות ניסויים שונים בתחום ה[[אלקטרומגנטיות]] וה[[רדיואקטיביות]], גילו [[פיזיקאי]]ם כי "האטום הבלתי ניתן לחלוקה" הוא גוש של [[חלקיק תת-אטומי|חלקיקים תת-אטומים]] ([[אלקטרון|אלקטרונים]], [[פרוטון|פרוטונים]] ו[[נייטרון|נייטרונים]]) אשר עשויים להתקיים גם בנפרד. זאת ועוד, בתנאים קיצוניים כגון בתוך [[כוכב נייטרונים]], [[טמפרטורה|טמפרטורות]] גבוהות במיוחד ו[[לחץ]] קיצוני מונעים מהאטומים להתקיים מלכתחילה, וקיימים רק החלקיקים התת-אטומיים. התחום במדע אשר חוקר את החלקיקים התת-אטומים הוא [[פיזיקת החלקיקים]], והפיזיקאים העוסקים בו מקווים לגלות את טיבו היסודי האמיתיהאמתי של החומר.
 
== אטומיזם פילוסופי ==
פרמנידס שלל את קיומם של תנועה, שינוי וריק. הוא האמין כי המציאות כולה היא מסה יחידה ובלתי משתנה - מושג הידוע כ[[מוניזם]], וכי שינוי ותנועה הם אשליות בלבד. מסקנה זו, וכן הטיעונים שהביאו אליה, עשויים להיראות מוזרים כאשר מתבוננים בהם באמצעות השיטה האמפירית המודרנית, אך פרמנידס דחה מפורשות את התפיסה החושית כדרך להבנת היקום, והשתמש במקום זאת בטיעונים מופשטים טהורים. ראשית, הוא האמין כי אין חלל ריק במציאות, והמושג שקול לאי-קיום: "אם הריק קיים, אזי הוא אינו שום דבר; ולכן הוא אינו ריק". מכאן הוא הסיק כי תנועה היא בלתי אפשרית, מאחר שאין ריק שאפשר לנוע לתוכו.<ref name="History of Western Philosophy">Bertrand Russel. (1946). ''History of Western Philosophy''. pg 75. ISBN 0-415-32505-6</ref> הוא כתב גם כי "קיום" חייב להיות שלמות בלתי ניתנת לחלוקה, כי אם הוא היה ניתן לחלוקה, אזי היה קיים ריק שיכול היה לחלק אותו לחלקים קטנים יותר - והרי הריק אינו קיים. לבסוף, הוא קבע כי השלמות חובקת-הכל אינה יכולה להשתנות, מאחר שהיא כבר כוללת בתוכה את כל מה שקיים ושעשוי להתקיים.
 
דמוקריטוס קיבל את רוב טיעוניו של פרמנידס, פרט לרעיון שלפיו השינוי הוא [[אשליה]]. הוא האמין כי השינוי הוא אמיתיאמתי, וגם אם אין בו אמת, עדיין יש להסביר את מהות האשליה. לכן הוא תמך במושג של חלל ריק, וקבע כי היקום עשוי מישויות "פרמנידיות" בלתי ניתנות לחלוקה אשר נעות בריק. ישויות אלה, אשר "קיימות", הן אם כך בלתי ניתנות לשינוי ולחלוקה ("אטומוס", המילה היוונית ל"בלתי ניתן לחיתוך"), אך הסידור שלהן בחלל משתנה כל הזמן. כל האטומים של דמוקריטוס היו עשויים מאותו חומר, אך היו בעלי מגוון בלתי-מוגבל של צורות וגדלים; תכונה זו, ביחד עם האפשרויות השונות לסידורם בחלל, הסבירה את כל החומרים והעצמים השונים ביקום.<ref name="From Atomos to Atom">Andre G. van Melsen. (1952) ''From Atomos to Atom''. ISBN 0-486-49584-1</ref>
 
=== אסלאם ===
ב-[[1803]] הציג דלטון בעל-פה את הרשימה הראשונה שלו של [[משקל אטומי|משקלים אטומיים]] של מספר חומרים. המאמר פורסם ב-[[1805]], אך דלטון לא ציין בו כיצד הגיע לערכים אלו.<ref name = "Dalton_1803_paper">Dalton, John. "[http://web.lemoyne.edu/~GIUNTA/dalton52.html On the Absorption of Gases by Water and Other Liquids]", in ''Memoirs of the Literary and Philosophical Society of Manchester''. 1803.</ref> את השיטה חשף לראשונה ב-[[1807]] ידידו [[תומאס תומסון]], במהדורה השלישית של ספר הלימוד של תומסון, "מערכת הכימיה". בסופו של דבר פרסם דלטון הסבר מלא בספר הלימוד שלו, "שיטה חדשה של פילוסופיה כימית", בשנים [[1808]] ו-[[1810]].
 
דלטון העריך את המשקלים האטומיים באמצעות יחסי המסות שבהם הם התרכבו, כאשר המימן היווה את היחידה הבסיסית. למרות זאת, דלטון לא הבין כי ביסודות מסוימים, האטומים קיימים בצורה טבעית כמולקולות - לדוגמה, חמצן טהור קיים בטבע כ-O<sub>2</sub>. הוא גם האמין, בצורה שגויה, כי התרכובת הפשוטה ביותר של שני יסודות תמיד מכילה אטום אחד מכל סוג (כלומר, מים הם HO ולא H<sub>2</sub>O).<ref>Johnson, Chris. "[http://www.bulldog.u-net.com/avogadro/avoga.html Avogadro - his contribution to chemistry]."</ref> טעויות אלה, נוסף על דיוק מוגבל של הציוד שבו הוא השתמש, גרמו לשגיאות רבות בטבלה. לדוגמה, הוא האמין כי אטומי חמצן היו כבדים פי 5.5 מאטומי מימן, מאחר שבמים הוא מדד 5.5 גרם של חמצן לכל גרם אחד של מימן. אך לאמיתולאמתו של דבר, אטום חמצן כבד פי 16 מאטום מימן.
 
את הפגמים בתאוריה של דלטון תיקן [[אמדאו אבוגדרו]] ב-[[1811]]. אבוגדרו טען כי נפחים שווים של כל שני גזים, בטמפרטורה ולחץ שווים, מכילים מספר שווה של מולקולות - במלים אחרות, המסה של חלקיקי הגז אינה משפיעה על נפחו.<ref name="avogadro">Avogadro, Amedeo. "[http://web.lemoyne.edu/~giunta/avogadro.html Essay on a Manner of Determining the Relative Masses of the Elementary Molecules of Bodies, and the Proportions in Which They Enter into These Compounds]." 1811. ''Journal de Physique'', 73, 58-76.</ref> [[חוק אבוגדרו]] איפשר לו להסיק את טבעם הדו-אטומי של גזים רבים על ידי מדידת הנפחים שבהם הם יצרו תגובות. לדוגמה, מאחר ששני [[ליטר]]ים של מימן מגיבים עם ליטר אחד בלבד של חמצן ליצירת שני ליטר של אדי מים (בלחץ וטמפרטורה קבועים), הרי שמולקולת חמצן יחידה מתפרקת לשני חלקים ליצירת שני חלקיקי מים. לכן הצליח אבוגדרו לתת הערכות מדויקות יותר למשקל האטומי של חמצן ויסודות רבים אחרים, ולבסס את ההבחנה בין מולקולות ואטומים.
[[מודל עוגת הצימוקים]] של תומסון הופרך ב-[[1909]] על ידי אחד מתלמידיו, [[ארנסט רתרפורד]], שגילה כי רוב המסה והמטען החיובי של האטום מרוכז בחלק קטן מאוד מנפחו, כנראה בדיוק במרכז.
 
ב[[ניסוי רתרפורד|ניסוי עלה הזהב]] שיגרו [[הנס גייגר]] ו[[ארנסט מרסדן]], עמיתים של רתרפורד אשר עבדו בהדרכתו, [[חלקיק אלפא|חלקיקי אלפא]] דרך יריעה דקה של [[זהב]] ולעבר [[קרינה פלואורסנטיתפלואורסצנטית|מסך פלואורסנטפלואורסצנט]] אשר הקיף את היריעה.<ref name="geiger">Geiger, H. "[http://dbhs.wvusd.k12.ca.us/webdocs/Chem-History/Geiger-1910.html The Scattering of the α-Particles by Matter]." ''Proceedings of the Royal Society'' February 17, 1910. Series A 82: 495–500.</ref> עקב המסה הזעירה של האלקטרונים, ה[[תנע]] הגבוה של חלקיקי האלפא והפיזור האחיד של המטען החשמלי שנחזה לפי מודל עוגת הצימוקים, ציפו הנסיינים כי כל חלקיקי האלפא יעברו דרך האטומים ללא הסטה ניכרת, או ייבלעו בהם. לתדהמתם, חלק קטן מחלקיקי האלפא חוו הסטה משמעותית. תוצאה זו הביאה את רתרפורד להציע את [[המודל הפלנטרי]] של האטום, שבו אלקטרונים נקודתיים נעו במסלולים בחלל מסביב ל[[גרעין האטום]], כמו [[כוכב לכת|כוכבי הלכת]] (פלנטות) הנעים סביב [[השמש]].<ref name="rutherford">Rutherford, Ernest. "[http://dbhs.wvusd.k12.ca.us/webdocs/Chem-History/Rutherford-1911/Rutherford-1911.html The Scattering of α and β Particles by Matter and the Structure of the Atom]." ''Philosophical Magazine.'' May 1911. Series 6, Vol. 21.</ref>
 
=== גילוי האיזוטופים ===
 
[[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.
<ref name="NBohr">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.</ref>