متنوع

أصل وتطور نموذج جون دالتون الذري للمادة

أصل وتطور نموذج جون دالتون الذري للمادة


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

إن فكرة الذرة باعتبارها أصغر وحدة غير قابلة للتجزئة في المادة لها تاريخ طويل يسبق جون دالتون بآلاف السنين ، لكن نظريته المنطقية علميًا في بداية القرن التاسع عشر كانت تطورًا رائدًا في فهمنا لهذا العنصر الأساسي العالم المادي.

أصول الذرة

يمكن العثور على فكرة وحدة المادة غير القابلة للتجزئة التي تُصنع منها كل الأشياء في نصوص من كل من اليونان القديمة والهند القديمة ، لكن الذرة كما نعرفها بدأت حقًا في اليونان القديمة في القرن السادس قبل الميلاد.

مصطلح الذرة مشتق من الكلمة ذرة ،صاغها الفيلسوف اليوناني القديم ليوكيبوس وتلميذه ديموقريطس في القرن السادس أو الخامس قبل الميلاد. بمعنى حرفيًا "غير قابل للتجزئة" ، نشر ديموقريطوس ، على وجه الخصوص ، فكرة الذرة على أنها جسيمات مادية لا نهائية وأبدية وغير مخلوقة تشكل كل المادة.

إن أفكار علماء الذرة الأوائل - كما يطلق عليهم أحيانًا ليوكيبوس وديموقريطس وأبيقور - جعلت من المفهوم أن التغيير الحقيقي الوحيد في العالم هو تغيير المكان - وبالتحديد التغيير في حالة الحركة أو حالة الراحة - وأنه لم يتم إنشاء شيء جديد ولم يتوقف شيء عن الوجود.

عندما يولد الشخص ، تغيرت الذرات التي تم تكوينها منها موقعها لتجعل هذا الشخص ما كان عليه. كان النمو مجرد تغيير في موقع atomos للانضمام إلى مجموعة موجودة بالفعل من atomos. عندما يموت شخص ما وتتحلل أجسادهم ، تنفصل الذرة ببساطة وتشتت ، ويمكن إعادة تشكيل تلك الذرات بعد ذلك لتشكيل شفرة من العشب أو نهر. لقد كانوا في الأساس كارل ساجانز في عصرهم ، يذكرنا جميعًا بأننا جميعًا مصنوعون من نجوم.

ينتهي هذا الأمر بأن يكون أقرب إلى الواقع الفعلي للمادة من أفكار عدو ديموقريطس اللدود ، أفلاطون ، الذي تصور العالم يتم بناؤه من المثلثات المتعالية ومتعددة السطوح التي أدت إلى ظهور أحد العناصر الأربعة - الأرض والرياح ، النار والماء. ستجمع هذه العناصر بعد ذلك لتكوين نسخ مادية غير كاملة لأشكال مجردة ومثالية لأي شيء معين.

نجت أعمال ديموقريطس من سقوط روما واجتاحت العصور الوسطى الأوروبية في العالم الإسلامي. جاءت إعادة اكتشاف الذرة في أوروبا بفضل إعادة تقديم أرسطو ، تلميذ أفلاطون الذي ناقش الأفكار المتنافسة للذرة ومثلثات أفلاطون في أعماله ، والشاعر الروماني لوكريتيوس ، الذي كتب عن أفكار أبيقور الذرية ، التي بنيت على أفكار ديموقريطس قبل قرنين من الزمان

أدت إعادة تقديم الفلسفة الوثنية إلى انحناء سلطات الكنيسة الحاكمة تمامًا عن الشكل ، على الرغم من أن أرسطو على الأقل كان لديه فائدة من فلسفة توحيدية يمكن لمؤيديها - وقد فعلوا - إثبات أن أرسطو كان هل حقا بالحديث عن الإله الإبراهيمي ، لم يسمع به من قبل ، لذا لم يعرف الاسم الذي يجب أن يطلقه على المحرك الرئيسي.

ومع ذلك ، لم يكن لدى أبيقور وديموقريطس مثل هذا الدفاع. تعني الذرات أنه لا توجد حاجة إلى آلهة لتفسير الحياة والموت ، أو كيف يحترق الخشب للدخان والرماد ، أو كيف تتحول المياه والتربة إلى محاصيل. كل شيء يمكن تفسيره من خلال تغيير موقع الذرات المختلفة بالنسبة لبعضها البعض. يتناقض الأساس المادي لفلسفات أبيقور وديموقريطس بشكل مباشر مع تعاليم الكنيسة ، ولذلك وُصفت ثمار تلك الفلسفة ، الذرة ، بأنها بدعة وثنية حمقاء ، مما يجعل من الخطورة الدفاع عن مثل هذا النموذج المادي.

ومع ذلك ، لم يكن هناك التفاف على حقيقة أن الذرة كانت طريقة جيدة حقًا لشرح الظاهرة الطبيعية ، لذلك ظلت فكرة الذرة عالقة ، حتى أن البعض داخل الكنيسة جادلوا بعدم وجود شيء في الكتاب المقدس مستبعد الله من خلق الكون من الذرة. بحلول عصر التنوير ، كانت المعرفة بالذرة منتشرة إلى حد ما بين الطبقة العلمية الجديدة لكنها ظلت فكرة فلسفية بحتة ، إلى حد كبير.

عمل جون دالتون على الغازات

في مطلع القرن التاسع عشر ، كان جون دالتون كيميائيًا وفيزيائيًا وعالم أرصاد جوية إنجليزي يعمل كسكرتير لجمعية مانشستر الأدبية والفلسفية. بحلول عام 1800 ، مرت الكيمياء بواحدة من أكثر الثورات الفكرية دراماتيكية في آلاف السنين حيث بدأ تطبيق الدقة العلمية على الدراسة القديمة للكيمياء ، والتي أصبحت تسمى الثورة الكيميائية في القرن الثامن عشر.

في حين أن الفكرة اليونانية القديمة القائلة بأن الماء والهواء والنار والأرض كانت العناصر الأساسية لكل مادة كانت لا تزال تعتبر من المسلمات من قبل الكثيرين في ذلك الوقت ، فإن الكيميائيين مثل أنطوان لافوازييه وضعوا الكثير من أسس الكيمياء الحديثة خلال القرن الثامن عشر من خلال عزل وتحديد بعض أهم العناصر في الكيمياء مثل الهيدروجين والأكسجين. ومع ذلك ، كان هذا الفهم العلمي للكيمياء والذرة في مركزها كله لا يزال في مهده بحلول الوقت الذي ورثه جون دالتون في بداية القرن التاسع عشر.

كانت خصائص الغازات ذات أهمية خاصة لدالتون ومعظم أعماله الأكثر أهمية تدور حول دراستهم. ابتداء من عام 1800 ، بدأ دالتون في تسجيل الضغوط المختلفة لأشكال مختلفة من البخار ، والتي كانت تعتبر في ذلك الوقت مادة منفصلة عن الهواء الجوي. بالنسبة الىالكون اليوم:

[ب] بناءً على ملاحظاته لستة سوائل مختلفة ، خلص دالتون إلى أن اختلاف ضغط البخار لجميع السوائل كان مكافئًا ، لنفس التغير في درجة الحرارة ، ونفس البخار لأي ضغط معين.

وخلص أيضًا إلى أن جميع السوائل المرنة تحت نفس الضغط تتمدد بالتساوي عند تطبيق الحرارة. علاوة على ذلك ، لاحظ أنه بالنسبة لأي توسع معين للزئبق (أي ارتفاع ملحوظ في درجة الحرارة باستخدام مقياس حرارة الزئبق) ، فإن تمدد الهواء المقابل أقل نسبيًا ، كلما ارتفعت درجة الحرارة.

أصبح هذا أساس [] قانون دالتون (المعروف أيضًا باسم قانون دالتون للضغوط الجزئية) ، والذي نص على أنه في مزيج من الغازات غير المتفاعلة ، يكون إجمالي الضغط المبذول مساويًا لمجموع الضغوط الجزئية للغازات الفردية.

خلال هذا العمل على خصائص هذه الغازات ، لاحظ دالتون اتجاهًا غريبًا. وجد أنه لا يمكن دمج غازات معينة إلا بنسب محددة لتكوين مركبات معينة ، حتى عندما يشترك مركبان مختلفان في عنصر أو عناصر مشتركة.

بدأ دالتون في استنتاج أنه إذا كان من الممكن فقط صنع مركب بنسب محددة من العناصر المكونة ، فإن الطريقة الوحيدة التي يمكن أن يعمل بها هذا هي إذا كانت الوحدات الفردية للعناصر المكونة تتحد بشكل منفصل في الخليط بنسبة معينة لإحداث مركب واحد و ليس شيء آخر.

وخلص كذلك إلى أنه إذا كان بإمكان عنصرين إنتاج مركبين أو أكثر ، بالطريقة التي يمكن بها للكربون والأكسجين أن يصنعوا كلًا من أول أكسيد الكربون وثاني أكسيد الكربون ، فإن نسبة كتل العنصر الثاني في حالة الكتلة الثابتة للعنصر الأول ستكون حتمًا قابلة للاختزال إلى كل صغير. أعداد.

بشكل أساسي ، إذا كانت إضافة كمية معينة من الأكسجين إلى الكربون تمنحك أول أكسيد الكربون ، فإن الحصول على ثاني أكسيد الكربون يتطلب إضافة مضاعف كمية الأكسجين المستخدمة لإنتاج أول أكسيد الكربون ، والذي يعني في هذا المثال أنك ستحتاج إلى إضافة ضعف ذلك الأكسجين للحصول على ثاني أكسيد الكربون كما تحتاجه للحصول على أول أكسيد الكربون.

مرة أخرى ، الطريقة الوحيدة التي يمكن أن تكون هذه هي الحالة إذا كانت مواد الكربون والأكسجين الفيزيائية التي كنت تجمعها عبارة عن مجموعة من وحدات الكربون والأكسجين الفردية التي يمكن أن تتزاوج بشكل فردي معًا بنسب محددة وفقًا لكمية كل عنصر موجود.

كانت هاتان النظرتان ، جنبًا إلى جنب مع قوانين الحفاظ على الكتلة والنسب المحددة - التي اكتشفها لافوازييه وجوزيف لويس بروست ، على التوالي - الرابط الأساسي بين ذرة ديموقريطوس اليونانية القديمة والكيمياء الحديثة. أدرك دالتون هذا التاريخ ، لذلك أطلق على هذه الوحدات العنصرية اسم الذرات.

نموذج دالتون الذري

اقترح دالتون ما سيعرف باسم نموذج دالتون الذري ، ووصف خمس خصائص أساسية للذرة.

أول، كل عنصر يمكن اختزاله إلى وحدة واحدة غير قابلة للتجزئة.

ثانيا، كل ذرة من عنصر ما متطابقة مع كل ذرة أخرى لهذا العنصر.

الثالث، ذرات العناصر المختلفة يمكن تمييزها بأوزانها الذرية.

الرابعة، الذرات الفردية لعنصر واحد تتحد مع الذرات الفردية لعنصر آخر لتشكيل مركبات.

خامسا، لا يمكن أبدًا تدمير أي ذرة أو تكوينها في عملية كيميائية ، فقط ترتيب الذرات يتغير.

في حين أن بعض هذه العناصر قد يتضح أنها غير صحيحة تمامًا - يمكن أن تختلف نظائر عنصر ما ، على سبيل المثال ، عن بعضها البعض ولها خصائص مختلفة مع استمرار تصنيفها على أنها نفس العنصر - ما وصفه دالتون في بداية القرن التاسع عشر قريب جدًا من فهمنا للمادة على المستوى الكلي اليوم.

كيف تم تنقيح نموذج دالتون الذري

على مدى القرن التالي ، تم تحسين نموذج دالتون الذري حيث أظهرت التجارب الإضافية أن الذرة لم تكن نظيفة ومرتبة كما اقترح دالتون لأول مرة. اكتشف ماري وبيير كوري أن ذرات بعض العناصر تطلق إشعاعات ، وهو ما لا يمكنهم فعله إذا كانت المادة غير القابلة للاختزال التي وصفها دالتون.

لاحقًا ، وجد أن الذرات يمكن أن يكون لها شحنة كهرومغناطيسية ، موجبة أو سالبة ، والتي نسميها أيونات. تشير هذه الأيونات إلى أن الذرات المحايدة عادةً يجب أن تتكون من مادة سالبة الشحنة تتناسب طرديًا مع مادة مشحونة إيجابياً بحيث تلغي هاتان الشحنتان بعضهما البعض. يمكن تفسير الأيونات فقط في حالة حدوث خلل في هذا التوازن ، مما يعني أن المواد المشحونة كهرومغناطيسيًا للذرة يجب أن تكون متميزة وقابلة للفصل. إذًا ، لم تكن الذرة صغيرة كما هي.

ومن هناك حصلنا على البروتون والنيوترون والإلكترون. الفوتون وثابت بلانك ؛ وألبرت أينشتاين ونيلز بور وآخرون يكشفون ما كان الآن النموذج الذري المنقح بشدة لجون دالتون ويقدمون العالم الغريب لميكانيكا الكم. من هناك ، يترك العلم وراءه التركيب الذري المنظم والقابل للقياس ، وكذلك الفيزياء - على الرغم من عدم وجود كلمة حتى الآن حول ما إذا كان أفلاطون محقًا بشأن تلك المثلثات.


شاهد الفيديو: الدرس العاشر: نماذج الذرة (يونيو 2022).