התפתחות התורה האטומית המודרנית

התורה האטומית של דלטון (1804) התיאוריה שהאטומים הם מרכיבים בסיסים של החומר קיבל תאוצה בתחילת המאה ה- XIX ביזמה של ג,יון דלטון John Dalton. Figure 2.1 John Dalton (1766-1844)

חוק היחסים הקבועים Joseph Proust (1754–1826) Copper carbonate

חלקי האטום ג’.ג’. תומסון - פיזיקאי אנגלי – 1897 בנה מכשיר הנקרא שפופרת כתודית זאת שפופרת ריק - כל האוויר נשאב החוצה

השפופרת הקטודית של תומסון

המודל של תומסון מצא את האלקטרון לא מצא את החיובי אמר שהאטום הוא כמו פודינג שזיפים גוש של חומר חיובי ואלקטרונים שניתן להסיר

מיליקן – קביעת מטען האלקטרון -1.602176 x 10-19 C (Coulombs) מסת האלקטרון 9.109389 x 10-28 grams) נוהגים לציין מטענו של אלקטרון בעל ערך יחסית השווה 1-

רדיואקטיביות התפרקות עצמית של אטומים לא יציב תוך פליטת קרינה. נוצרים יסודות חדשים. קרינה רדיואקטיבית - קיימים שלושה סוגים: , , 

קרינה רדיואקטיבית  - גרעיני הליום (2 פרוטונים+2 נויטרונים- חיובית).  - אלקטרונים (מפרוק נויטרונים בגרעין) - שלילית.  - קרינה אלקטרומגנטית - חסרת מטען.

קרינה רדיואקטיבית

קרינה רדיואקטיבית

רדיואקטיביות אורניום

הניסוי של רתרפורד ארנסט רתרפורד - פיזיקאי אנגלי - 1910 האמין במודל הפודינג של האטום רצה לראות כמה גדולים האטומים נעזר ברדיו-אקטיביות חלקיקי אלפא - חלקים טעונים חיובית הנפלטים ע”י אורניום נורו אל רדיד זהב בעובי מספר אטומים

מה באמת קרה?

מסקנות מן הניסוי שערך ומן המידע שהיה מצוי בידו, הסיק רתרפורד כי החלקיקים שסטו, נתקלו במשהו שמנע מהם להמשיך בדרכם. לכן, המודל של תומסון, שטען כי המטען החיובי מפוזר באופן הומוגני באטום, ובו מצויים האלקטרונים, אינו מתאים.

האטום מכיל גרעין חיובי זעיר מימדים, שבו מרוכזת רוב המסה של האטום. מודל "האטום הגרעיני" האטום מכיל גרעין חיובי זעיר מימדים, שבו מרוכזת רוב המסה של האטום. האלקטרונים נמצאים בתנועה מתמדת סביב הגרעין, כמו "כוכבי הלכת סביב השמש", ולא "תקועים" כצימוקים בעוגה. היחס בין נפח הגרעין לנפח האטום הוא 1:10,000, ולכן רוב רובו של נפח האטום הוא ריק בו נעים האלקטרונים.

האלקטרונים הנעים בריק אינם מסיטים את החלקיקים החיובים ממסלולם, משום שמסתם כבדה פי 8000 ממסת האלקטרון! כאשר חלקיק α, שהוא כאמור חיובי, פוגע בגרעין האטום הכבד, הוא מוסט ונהדף לאחור, משום שמסתו קטנה בערך פי 50 ממסת גרעין של אטום זהב.

גרעין - פרוטונים וניוטרונים ענן אלקטרונים בו אתה עלול למצוא אלקטרון המודל הגרעני האטום הוא ברובו ריק באטום שני אזורים: גרעין - פרוטונים וניוטרונים ענן אלקטרונים בו אתה עלול למצוא אלקטרון

חלקים שבגרעין האטום פרוטון - חלקיק טעון חיובית, פי 1840 יותר כבד מהאלקטרון Rutherford in 1919 ניוטרון - חסר מטען אבל בעל משקל זהה לפרוטון Chadwick in 1932

המודל הגרעיני

כדור פינג פונג במרכז האצטדיום מהווה את הגרעין האטום

החלקיקים האלמנטריים מסה מטען חשמלי החלקיק amu g Atomic u C 1.0073 1.673X10-24 +1 +1.602X10-19 פרוטון (p) 1.0087 1.675X10-24 נייטרון (n) 0.0005486 9.109X10-28g 1- -1.602X10-19 אלקטרון (e)

THE PROTON Fat (heavy) Positive  (charge) Doesn’t move (lazy) p+

NEUTRON (N°) a single, relatively large particle with a neutral charge that is found in the nucleus

e- THE ELECTRON Skinny (very light) Negative  (charge) Moves a lot (runs around)

ממה עשויים הפרוטונים והנויטרונים? גילוי הקוורקים (1964) כיום ידועים שישה סוגים של קווארקים

מספר אטומי ומספר מסה לגרעיני האטומים השונים יש מספר שונה של אלקטרונים, פרוטונים וניוטרונים באטום מספר האלקטרונים שווה למספר הפרוטונים וסך המטען הכללי שווה לאפס.

Atomic Numberמספר אטומי = כל האטומים של אותו יסוד יש להם אותו מספר האטומי

Atomic Mass מספר מסה = מציין את מספר החלקיקים בגרעין (רוב המסה) כלומר סכום הפרוטונים והניוטרונים, והוא מסומן באות A A = p + n

אטומים של אותו יסוד הנבדלים אך ורק במספר הניוטרונים שבגרעין איזוטופים אטומים של אותו יסוד הנבדלים אך ורק במספר הניוטרונים שבגרעין 11 6 C 12 13 14

פחם מכיל כל האיזוטופים של פחמן

11H 21H 31H 1 proton and 0 neutrons, protium 1 proton and 1 neutron, deuterium 1 proton and 2 neutrons, tritium (radioactive)

ספקטרופוטומטר של מסות Figure 2.13

מסה אטומית ממוצעת מסה אטומית של יסוד חייבת לקחת בחשבון את כל האיזוטופים שלו לפי שכיחותם ולכן המסה האטומית של יסוד הינה ממוצע משוקלל של מסת כל האיזוטופים ושכיחותם: מסה אטומית  mi.fi = mi מסת האיזוטופ fi שכיחות האיזוטופ 

לדוגמא המסה האטומית של נחושת היא 63.5 amu לנחושת יש שני איזוטופים, לראשון משקל של: 63Cu = 62.9 amu ולשני: 65Cu = 64.9 amu מה השכיחות של שני האיזוטופים?  

%63Cu=70; % 65Cu=30

לפניך הנתונים הבאים עבור כל האיזוטופים של כרום: מהי המסה האטומית הממוצעת?