ماذا قرأت؟ - كتاب الكيمياء - الصف 10 - الفصل 1 - المملكة العربية السعودية

سؤال ماذا قرأت؟: لخص كيف اكتشف طومسون الإلكترون؟

الإجابة: اكتشف طومسون الإلكترون من خلال تجارب أنبوب الأشعة المهبطية؛ إذ لاحظ أن أشعة المهبط تنحرف بالمجالات الكهربائية والمغناطيسية نحو القطب الموجب، فاستنتج أنها جسيمات سالبة الشحنة كتلتها صغيرة جداً مقارنة بكتلة الذرة، وسماها الإلكترونات.

خطوات الحل:

1. **الشرح:** لنفهم هذا السؤال، فهو يسأل عن ملخص لكيفية اكتشاف العالم ج. ج. طومسون للإلكترون. الفكرة هنا هي تتبع الخطوات التجريبية والاستنتاجات التي قادت إلى هذا الاكتشاف العلمي المهم. في نهاية القرن التاسع عشر، كان العلماء يدرسون ظاهرة التفريغ الكهربائي في الغازات عند ضغط منخفض داخل أنابيب زجاجية، تُسمى أنابيب الأشعة المهبطية. كان طومسون يدرس سلوك الأشعة التي تنتقل من القطب السالب (المهبط) إلى القطب الموجب (المصعد) داخل هذه الأنابيب. لاحظ طومسون أن هذه الأشعة المهبطية تنحرف مسارها عندما تُعرّض لمجال كهربائي خارجي، حيث انجذبت نحو القطب الموجب للمجال. كما لاحظ أنها تنحرف أيضاً عند تعريضها لمجال مغناطيسي، وبتطبيق قوانين المجالات، استطاع حساب نسبة شحنة الجسيم إلى كتلته. من خلال هذه الملاحظات والتجارب، استنتج طومسون أن الأشعة المهبطية ليست موجات ضوئية كما كان يُعتقد سابقاً، بل هي تيار من جسيمات صغيرة جداً تحمل شحنة كهربائية سالبة. كما استنتج أن كتلة هذه الجسيمات أصغر بكثير من كتلة ذرة الهيدروجين (أخف الذرات المعروفة آنذاك)، مما يعني أنها مكون أصغر داخل الذرة. بناءً على هذه الاستنتاجات، أطلق طومسون على هذه الجسيمات اسم "الإلكترونات"، مما أحدث ثورة في فهم تركيب المادة وفتح الباب لنموذج الذرة. إذن، الإجابة هي: **اكتشف طومسون الإلكترون من خلال تجارب أنبوب الأشعة المهبطية؛ إذ لاحظ أن أشعة المهبط تنحرف بالمجالات الكهربائية والمغناطيسية نحو القطب الموجب، فاستنتج أنها جسيمات سالبة الشحنة كتلتها صغيرة جداً مقارنة بكتلة الذرة، وسماها الإلكترونات.**

ما الاستنتاج الرئيسي الذي توصل إليه طومسون من تجارب أنبوب الأشعة المهبطية حول طبيعة الذرة؟

• أ) أن الذرة هي أصغر وحدة في المادة ولا يمكن تجزئتها، مما يؤكد صحة نظرية دالتون.
• ب) أن الذرة تحتوي على نواة موجبة الشحنة تدور حولها إلكترونات سالبة.
• ج) أن الذرة يمكن تجزئتها إلى جسيمات أصغر، مما يعني أن نظرية دالتون الذرية (التي تنص على أن الذرة غير قابلة للتجزئة) كانت خاطئة.
• د) أن شحنة الإلكترون تساوي شحنة البروتون ولكن بإشارة معاكسة.

الإجابة الصحيحة: c

الإجابة: أن الذرة يمكن تجزئتها إلى جسيمات أصغر، مما يعني أن نظرية دالتون الذرية (التي تنص على أن الذرة غير قابلة للتجزئة) كانت خاطئة.

الشرح: 1. اكتشف طومسون جسيمات سالبة الشحنة (الإلكترونات) من تجارب أنبوب الأشعة المهبطية. 2. وجد أن كتلتها أقل بكثير من كتلة ذرة الهيدروجين (أصغر ذرة معروفة). 3. هذا يعني أن هذه الجسيمات أصغر من الذرة نفسها. 4. الاستنتاج: الذرة ليست أصغر وحدة في المادة، بل يمكن تجزئتها إلى جسيمات أصغر (الإلكترونات).

تلميح: فكر في ما تعنيه كتلة الإلكترون الصغيرة جداً مقارنة بذرة الهيدروجين.

التصنيف: مفهوم جوهري | المستوى: متوسط

ما الهدف الرئيسي من تجربة قطرة الزيت التي أجراها روبرت مليكان؟

• أ) قياس كتلة الإلكترون.
• ب) إثبات وجود الإلكترون.
• ج) تحديد مقدار شحنة الإلكترون بدقة.
• د) اكتشاف أن شحنة الإلكترون سالبة.

الإجابة الصحيحة: c

الإجابة: تحديد مقدار شحنة الإلكترون بدقة.

الشرح: 1. قام روبرت مليكان بتجربة قطرة الزيت عام 1910م. 2. هدف التجربة: قياس الشحنة الكهربائية الأساسية في الطبيعة. 3. من خلال مراقبة حركة قطرات الزيت المشحونة في مجال كهربائي، استطاع حساب الشحنة عليها. 4. وجد أن الشحنة تزداد بكميات محددة، وأصغر هذه الكميات تمثل شحنة إلكترون واحد.

تلميح: التجربة تتعامل مع قياس شحنة كهربائية محددة.

التصنيف: تعريف | المستوى: سهل

ما القيمة المقبولة لشحنة الإلكترون (بالكولوم) كما تم تحديدها من تجربة مليكان؟

• أ) +1.602 × 10⁻¹⁹ كولوم
• ب) -1.602 × 10⁻¹⁹ كولوم
• ج) -9.1 × 10⁻²⁸ كولوم
• د) -1.6 × 10⁻¹⁹ كولوم (تقريباً)

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: -1.602 × 10⁻¹⁹ كولوم

الشرح: 1. من خلال تجربة قطرة الزيت، وجد مليكان أن الشحنة على القطرات تزداد بكميات محددة. 2. أبسط مقام مشترك لهذه الزيادات كان يعادل: 1.602 × 10⁻¹⁹ كولوم. 3. هذه القيمة تمثل شحنة إلكترون واحد، وهي سالبة الإشارة. 4. دقة التجربة كانت عالية جداً، حيث لا تختلف القيمة المقاسة منذ 100 عام عن القيمة المقبولة حالياً بأكثر من 1%.

تلميح: تذكر أن الشحنة سالبة والقيمة صغيرة جداً.

التصنيف: رقم/تاريخ | المستوى: متوسط

كيف تم حساب كتلة الإلكترون بعد تجربة مليكان؟

• أ) بقياسها مباشرة باستخدام ميزان حساس جداً.
• ب) باستخدام شحنة الإلكترون التي حددها مليكان ونسبة الشحنة إلى الكتلة المعروفة مسبقاً من تجارب طومسون.
• ج) من خلال حساب كتلة ذرة الهيدروجين وقسمتها على عدد الإلكترونات فيها.
• د) بمقارنة سرعة الإلكترونات في أنابيب مختلفة.

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: باستخدام شحنة الإلكترون التي حددها مليكان ونسبة الشحنة إلى الكتلة المعروفة مسبقاً من تجارب طومسون.

الشرح: 1. من تجربة طومسون: عُرفت نسبة شحنة الإلكترون إلى كتلته (e/m). 2. من تجربة مليكان: عُرفت شحنة الإلكترون (e) بدقة. 3. بالتعويض في العلاقة: الكتلة (m) = الشحنة (e) ÷ نسبة الشحنة إلى الكتلة (e/m). 4. النتيجة: كتلة الإلكترون = 9.1 × 10⁻²⁸ جرام، أو ما يعادل 1/1840 من كتلة ذرة الهيدروجين.

تلميح: فكر في معلومتين تم الحصول عليهما من تجربتين مختلفتين.

التصنيف: صيغة/خطوات | المستوى: صعب