Намунаҳои саволҳо дар бораи кашфи ядрои атомӣ
Кашфи ҳастаи атомӣ як рӯйдоди муҳим дар рушди физика ва химия буд. Пеш аз он ки мо ба саволҳои намунавӣ ва муҳокимаи онҳо назар андозем, биёед каме заминаро дар бораи чӣ гуна кашф шудани ҳастаи атомӣ ва шахсиятҳои калидии ин кашфиёт баррасӣ кунем.
Заминаи кашфи ядрои атомӣ
Таҳқиқот дар бораи атомҳо аз замонҳои қадим, вақте ки файласуфони юнонӣ ба монанди Демокрит ва Левкипп идеяеро пешниҳод карданд, ки материя аз зарраҳои хурд ва тақсимнашаванда иборат аст, ки атомос номида мешаванд (яъне "буриданашаванда"). Аммо, консепсияи илмии атом то асри 19 ва аввали асри 20 инкишоф наёфт.
Дар соли 1803, Ҷон Далтон назарияи атомиро пешниҳод кард, ки дар он гуфта мешуд, ки ҳар як унсур аз атомҳои як навъ иборат аст ва атомҳои унсурҳои гуногун масса ва хосиятҳои гуногун доранд. Аммо, ин назария сохтори дохилии атомҳоро шарҳ намедод.
Қадами муҳими навбатӣ кашфи электрон аз ҷониби Ҷ.Ҷ. Томсон дар соли 1897 буд, ки нишон дод, ки атомҳо зарраҳои хурд ва тақсимнашаванда нестанд. Томсон инчунин модели "пудинги олу"-ро пешниҳод кард, ки дар он атомҳо аз баҳри заряди мусбат бо электронҳои манфӣ дар тамоми он пароканда иборат буданд.
Аммо, модели Томсон бо мушкилоти таҷрибавӣ рӯбарӯ шуд, ки дар ниҳоят аз ҷониби Эрнест Резерфорд ҳал карда шуданд. Дар соли 1911, Резерфорд таҷрибаи парокандагии зарраҳои алфаро анҷом дод, ки бо номи таҷрибаи Гейгер-Марсден (ё таҷрибаи парокандагии тилло) маъруф аст. Натиҷаҳо нишон доданд, ки аксари массаи атом дар як маркази хурд ҷамъ шудааст, ки баъдтар бо номи ядрои атомӣ маъруф шуд.
Таҷрибаи Гейгер-Марсден ва модели Резерфорд
Дар ин таҷриба, Резерфорд зарраҳои алфаро (заряди мусбат) ба қабати тунуки тилло партофт. Аксари зарраҳои алфа аз қабати тилло бе таъсир гузаштанд, аммо баъзеҳо дар самтҳои гуногун пароканда шуданд ва баъзеҳо ҳатто бармегаштанд. Ин натиҷаи ҳайратангез буд, зеро мувофиқи модели "пудинги олу"-и Томсон, зарраҳои алфа бояд аз он мустақиман бе муқовимати назаррас мегузаштанд.
Резерфорд ба хулосае омад, ки атомҳо ядрои хурд ва зич бо заряди мусбати калон доранд, дар ҳоле ки қисми зиёди ҳаҷми атом фазои холӣест, ки электронҳо ишғол кардаанд. Модели атомии Резерфорд модели "пудинги олу"-ро иваз кард, зеро он падидаҳои мушоҳидашударо дар таҷриба беҳтар шарҳ дод.
Муодилаи Резерфорд ва модели атомии Бор
Гарчанде ки модели Резерфорд мафҳуми ҳастаи атомиро муаррифӣ кард, он ҳанӯз ҳам дар шарҳи устувории атом ва спектрҳои партоб якчанд камбудиҳо дошт. Дар соли 1913, Нилс Бор модели Резерфордро бо пешниҳоди он, ки электронҳо дар мадорҳои дискретӣ дар атрофи ҳаста ҳаракат мекунанд ва танҳо метавонанд дар ин мадорҳо бидуни партоби радиатсия бимонанд, такмил дод. Модели Бор спектри гидрогенро бомуваффақият шарҳ дод.
Баъдтар, модели атомӣ бо механикаи квантӣ минбаъд такмил дода шуд, ки фаҳмиши амиқтари сохтори атом ва рафтори электронро фароҳам овард.
Намунаҳои саволҳо ва муҳокима
Дар зер баъзе саволҳо ва муҳокимаҳои намунавӣ дар бораи кашфи ядрои атом ва сохтори атом оварда шудаанд. Ин саволҳо мафҳумҳоеро, ки мо қаблан баррасӣ карда будем, фаро мегиранд.
Саволи 1: Таҷрибаи пошидани тилло
Савол:
Дар таҷрибаи Резерфорд, зарраҳои алфа, ки ба фолгаи тиллоӣ афтидаанд, асосан аз он бе таъсир гузаштанд, аммо шумораи ками онҳо дар самтҳои гуногун пароканда шуданд. Аз ин таҷриба чӣ хулосаҳо баровардан мумкин аст ва он чӣ гуна модели "пудинги олу"-и Ҷ.Ҷ. Томсонро зери суол мебарад?
Муҳокима:
Хулосаи асосии ин таҷриба ин аст, ки атомҳо маркази хеле хурд, зич ва заряди мусбат доранд, яъне ядро. Натиҷаҳои таҷриба нишон доданд, ки қисми зиёди ҳаҷми атом фазои холӣ аст, зеро аксари зарраҳои алфа аз он бемамониат мегузаранд. Зарраҳои алфаи пароканда мавҷудияти консентратсияи зиёди заряди мусбатро дар ядро нишон медиҳанд, ки қодиранд зарраҳои алфаи мусбати зарядро пароканда кунанд.
Ин таҷриба модели "пудинги олу"-и Томсонро, ки тахмин мезад заряди мусбат дар тамоми атом баробар тақсим шудааст, зери суол бурд. Агар модели Томсон дуруст мебуд, зарраҳои алфа ба тарзи мушоҳидашуда пароканда намешуданд. Модели Резерфорд, ки дар натиҷаи ин таҷриба пешниҳод шуда буд, дақиқтар буд, зеро он метавонист натиҷаҳои парокандагии зарраҳои алфаро шарҳ диҳад.
Саволи 2: Модели атомии Резерфорд
Савол:
Фарқиятҳои асосии байни модели "пудинги олу"-и Томсон ва модели атомии Резерфордро шарҳ диҳед. Резерфорд дар бораи тақсимоти заряд дар дохили атом чӣ пешгӯӣ карда буд?
Муҳокима:
Фарқи асосии байни ин ду модел тақсимоти заряд дар дохили атом аст:
– Модели «пудинги олу»-и Томсон фарз мекард, ки атомҳо кураҳои заряди мусбат бо электронҳои манфӣ дар тамоми онҳо парокандаанд, ба монанди мавиз дар пудинг.
– Аз тарафи дигар, модели Резерфорд изҳор дошт, ки заряди мусбат дар ядрои хурд ва зич дар маркази атом ҷамъ шудааст, дар ҳоле ки электронҳо дар атрофи ядро дар фазои васеъ ва холӣ пароканда шудаанд.
Резерфорд пешгӯӣ карда буд, ки қисми зиёди ҳаҷми атом фазои холӣ аст ва ин ядрои хурду зич барои парокандагии мушоҳидашудаи зарраҳои алфа масъул аст.
Саволи 3: Назарияи атомии Далтон ва модели атомии Резерфорд
Савол:
Назарияи атомии Далтонро бо модели атомии Резерфорд муқоиса кунед. Чӣ тавр таҳияи ин модели атомӣ ба шарҳи муфассалтари сохтори атом мусоидат кард?
Муҳокима:
Назарияи атомии Далтон изҳор дошт, ки ҳар як унсур аз атомҳои як навъ иборат аст ва атомҳои унсурҳои гуногун масса ва хосиятҳои гуногун доранд. Аммо, ин назария сохтори дохилии атомҳоро тавсиф намекард.
Модели атомии Резерфорд мафҳуми ядрои атомро ҳамчун маркази хурд, зич ва зарядноки мусбат муаррифӣ кард, ки электронҳо дар атрофи ядро ҳаракат мекунанд. Таҳаввулот дар ин модел барои шарҳ додани парокандагии зарраҳои алфа мусоидат карданд ва муайян карданд, ки аксари ҳаҷми атом фазои холӣ аст. Ин як қадами муҳим дар фаҳмиши минбаъдаи мо дар бораи сохтори атом буд ва заминаро барои кашфиётҳои минбаъда дар физика ва химияи атомӣ гузошт.
Хулоса
Кашфи ядрои атомӣ аз ҷониби Эрнест Резерфорд тавассути таҷрибаи Гейгер-Марсден тағйироти куллиро дар фаҳмиши мо дар бораи сохтори атом ба вуҷуд овард. Моделҳои атомӣ аз модели "пудинги олу"-и Томсон то модели Бор ва баъдтар то механикаи квантӣ таҳаввулоти зиёдеро аз сар гузаронидаанд. Фаҳмиши мо дар бораи ядрои атомӣ ва рафтори электронҳо таҳаввул ёфта, тасвири муфассалтари табиати атомҳо ва моддаро фароҳам меорад.
Мисолҳои дар боло овардашуда нишон медиҳанд, ки чӣ гуна мафҳуми ҳастаи атомро метавон ба таври таҷрибавӣ санҷид ва чӣ гуна моделҳои гуногуни атомӣ ба шарҳи падидаҳои мушоҳидашуда кӯмак мекунанд. Дарки рушди таърихии назарияи атом калиди арзёбии илми муосир ва татбиқи он мебошад.
