الذرات هي أصغر جزيئات العنصر التي تشارك في التفاعلات الكيميائية. حيث تكون الذرة محايدة كهربائياً وتتكون من نواة مركزية موجبة الشحنة ومحاطة بواحد أو أكثر من الإلكترونات السالبة الشحنة.
تتكون الذرة من جسيمات أساسية مختلفة ، بما في ذلك البروتونات والإلكترونات والنيوترونات. لمعرفة المزيد ، دعنا نلقي نظرة على الشرح أدناه!
إلكترون
تم اكتشاف الجسيمات في الذرات لأول مرة من قبل الفيزيائي البريطاني جيه جيه طومسون في عام 1897. وكان اكتشاف الإلكترونات مرتبطًا بتجارب على توصيل الكهرباء من خلال أنابيب مفرغة ، حيث أجرى تجارب على أشعة الكاثود.
أجرى طومسون تجارب من خلال مراقبة لوحين قطبين في أنبوب مفرغ. حيث ، عندما يتم توصيل لوحتين من القطب الكهربي بمصدر جهد عالي ، ينشر القطب السالب (الكاثود) الضوء إلى القطب الموجب (الأنود). ثم تسمى الأشعة الخارجة من الكاثود أشعة الكاثود والأنابيب المفرغة تسمى أنابيب أشعة الكاثود.
من هذه التجربة استنتج أن الإلكترونات هي المكون الأساسي لجميع الذرات. حيث تكون أشعة الكاثود التي تنثني بشحنة كهربائية باتجاه القطب الموجب عبارة عن جسيمات ذات شحنة كهربائية سالبة.
(اقرأ أيضًا: الكتلة الذرية للعنصر)
تنحرف الإلكترونات (أشعة الكاثود) عند تطبيق المجالات الكهربائية والمغناطيسية ، واستخدم JJ Thomson هذه الخاصية لحساب نسبة الشحنة / الكتلة للإلكترون. حيث تكون صيغة مقارنة سعر الشحنة السالبة للإلكترون مع كتلته هي:
e / م = -1.76 × 108 كولوم / جم
المعلومات:
e = شحنة الإلكترون في كولوم
م = كتلة الإلكترونات بالجرام
ومع ذلك ، في عام 1909 ابتكر RA Milikan طريقة تعرف باسم تجربة قطرة الزيت لتحديد الشحنة على الإلكترونات. وجد أن شحنة الإلكترون كانت 1.6 × 10-19 درجة مئوية.
يتم تحديد كتلة الإلكترون (أنا) بدمج هذه النتيجة مع قيمة طومسون لنسبة e / me.
الحمل / الكتلة (e / m) = 1.758820X1011 C كجم
الشحنة (هـ) = 1.6022 × 10-19 ج.
كتلة الإلكترونات (م) = 1.6022 × 10-19 = 1.758820 × 101
م = 9.1094 × 10-31 كجم
بروتون
أجرى يوجين جولدشتاين في عام 1886 تجارب باستخدام أنابيب أشعة الكاثود واكتشف جزيئات من نوع جديد من الذرات يسمى الأشعة الموجبة أو أشعة الأنود. أظهرت النتائج التجريبية أن أشعة الكاثود هي إشعاع جسيمي موجب الشحنة ، حيث تعتمد أشعة القطب الموجب على نوع الغاز في الأنبوب.
اكتشف جولدشتاين في تجربته 3 خصائص للبروتونات ، وهي: توجد البروتونات عند استخدام الهيدروجين في أنبوب التفريغ ، وفي هذه الحالة يكون الهيدروجين e / m هو الحد الأقصى و e = 1.622 x 10-19 C و m = 1.67 x 10-27 kg ، تحمل البروتونات شحنة موجبة من وحدة واحدة وهي أثقل 1837 مرة من الإلكترونات.
نيوترون
في عام 1920 ، اقترح رذرفورد فرضية أنه في نواة الذرة يجب أن يكون هناك جسيم غير مشحون يقارب كتلة البروتون. أثبت جيمس تشادويك فرضية رذرفورد بنجاح من خلال تجاربه بإطلاق النار على ذرات البريليوم بأشعة ألفا.
تم اكتشاف نتيجة إطلاق النار بواسطة جسيم غير مشحون له كتلة تقارب كتلة البروتون. نظرًا لكونها محايدة ، تسمى هذه الجسيمات بالنيوترونات ويتم تصنيفها على أنها جسيمات أولية لأن جميع الذرات تحتوي على هذه الجسيمات باستثناء نظير الهيدروجين.
