الشكل 3-11 - كتاب الكيمياء - الصف 10 - الفصل 1 - المملكة العربية السعودية

📚 تجربة رذرفورد والنواة

المفاهيم الأساسية

تجربة رذرفورد (1911م): تجربة وجه فيها رذرفورد شعاعًا رقيقًا من جسيمات ألفا الموجبة نحو صفيحة رقيقة من الذهب، واستخدم شاشة مغلفة بكبريتيد الخارصين لتتبع مسار الجسيمات.

خريطة المفاهيم

```markmap

تركيب الذرة

دراسة الذرة

رؤية الذرات

#### المجهر الأيوني الماسح (STM)

##### يسمح برؤية الذرات

##### مرتبط بتقنية النانو (صناعة على المستوى الجزيئي)

استكشاف مكونات الذرة

#### تجارب أنابيب أشعة المهبط

##### الهدف: دراسة العلاقة بين الكتلة والشحنة

##### التركيب:

###### أنبوب زجاجي مفرغ من الهواء

###### قطب سالب (المهبط/الكاثود)

###### قطب موجب (المصعد/الأنود)

###### مصدر طاقة (بطارية)

##### المبدأ: عند تمرير تيار كهربائي (فرق جهد مناسب)، تنتقل الكهرباء من المهبط إلى المصعد.

##### الاكتشاف:

###### اكتشفها السير وليام كروكس (ومضات ضوء أخضر عند اصطدام الأشعة بكبريتات الباريوم).

###### استنتج العلماء أنها سيل من جسيمات مشحونة سالبة.

###### لا تتأثر بتغير مادة الأقطاب أو نوع الغاز في الأنبوب.

###### عُرفت الجسيمات باسم "الإلكترونات (e-)".

##### خواص أشعة المهبط:

###### تنحرف بالمجالات المغناطيسية والكهربائية.

###### تسبب توهج المواد الفسفورية عند اصطدامها بها.

##### التطبيق: أدت إلى اختراع التلفاز (تتكون الصورة من اصطدام أشعة المهبط بشاشة مطلية بمواد كيميائية).

##### قياس النسبة (شحنة/كتلة):

###### بدأ العالم طومسون سلسلة تجارب لتحديد نسبة شحنة الإلكترون إلى كتلته.

###### قاس تأثير المجالين المغناطيسي والكهربائي على الأشعة.

#### اكتشاف طومسون للإلكترون

##### الاستنتاج: كتلة الجسيم المشحون (الإلكترون) أقل بكثير من كتلة ذرة الهيدروجين.

##### الدلالة: الذرة يمكن تجزئتها إلى جسيمات أصغر (تصحيح لنظرية دالتون).

##### الجائزة: حصل طومسون على جائزة نوبل عام 1906م.

#### قياس شحنة وكتلة الإلكترون

##### تجربة قطرة الزيت (روبرت مليكان - 1910م)

###### الهدف: تحديد شحنة الإلكترون.

###### الجهاز: صفيحتان متوازيتان مشحونتان، بخاخ زيت، مصدر لأشعة X، تلسكوب للمراقبة.

###### المبدأ:

####### رش قطرات زيت بين الصفيحتين.

####### تعريضها لأشعة X لشحنها بشحنة سالبة (بالتصاق الإلكترونات بها).

####### التحكم في سرعة سقوط القطرات بتغيير شدة المجال الكهربائي.

###### النتيجة: وجد أن الشحنة على القطرات تزداد بكميات محددة.

###### شحنة الإلكترون: 1.602 \times 10^{-19} \text{ كولوم}

##### حساب كتلة الإلكترون

###### باستخدام شحنة الإلكترون ونسبة الشحنة إلى الكتلة المعروفة.

###### كتلة الإلكترون: 9.1 \times 10^{-28} \text{ g}

###### تعادل 1/1840 من كتلة ذرة الهيدروجين.

أسئلة تاريخية

كيف تبدو الذرة؟

هل تركيب الذرة متماثل؟

هل الذرة مكونة من جسيمات أصغر؟

كيف تسلك الكهرباء في غياب المادة؟

نموذج طومسون

الأسئلة التي أثارها اكتشاف الإلكترون

#### كيف تكون المادة متعادلة رغم وجود إلكترونات سالبة فيها؟

#### ما المسؤول عن كتلة الذرة إذا كانت كتلة الإلكترون صغيرة جداً؟

وصف النموذج

#### الذرة كرة متماثلة موجبة الشحنة.

#### تحتوي على إلكترونات سالبة موزعة داخلها.

#### لم يستمر هذا النموذج طويلاً.

تطور النظرية الذرية الحديثة (خط زمني)

1897

#### اكتشاف طومسون للإلكترون باستخدام أنبوب أشعة المهبط.

1911

#### تجربة رذرفورد (صفيحة الذهب) لتحديد خواص النواة (الشحنة، الحجم، الطاقة).

##### الهدف: معرفة ما إذا كانت ذرات صفيحة الذهب تحرف جسيمات ألفا.

##### النتائج:

###### معظم جسيمات ألفا مرت خلال الصفيحة دون انحراف أو مع انحراف قليل.

###### نسبة قليلة انحرفت بزاوية كبيرة.

###### عدد قليل جداً ارتد إلى الخلف.

##### الاستنتاج: وجود نواة صغيرة جداً وكثيفة وموجبة الشحنة في مركز الذرة.

1913

#### نظرية نيلز بور عن تركيب الذرة وربط توزيع الإلكترونات بخواصها الكيميائية.

1932

#### شادويك يثبت وجود النيوترونات.

#### تطوير مسرع الجسيمات لتحويل أنوية الليثيوم إلى هيليوم.

النواة

خط زمني لتطور فهم النواة

#### 1938

##### شطر ذرات اليورانيوم (ليزا مايتر، أوتو هان، فريتز ستراوسمان).

#### 1939-1945

##### تطوير أول سلاح نووي (الولايات المتحدة وألمانيا).

#### 1954

##### دراسة فيزياء الجسيمات في مركز سيرن (سويسرا).

#### 1968

##### أول دليل تجريبي على وجود الكواركات (الجسيمات المكونة للنواة).

#### 2007

##### دراسة خواص الجسيمات المكونة للمادة النووية في سيرن.

```

نقاط مهمة

• نتائج تجربة رذرفورد: أثبتت وجود نواة صغيرة جداً وكثيفة وموجبة الشحنة في مركز الذرة، حيث تسبب في انحراف أو ارتداد جسيمات ألفا الموجبة.
• الاستنتاج الرئيسي: معظم الذرة فراغ، وكتلتها مركزة في نواة صغيرة جداً.
• تطور فهم النواة: بدأ باكتشافها عام 1911، وتواصل عبر أحداث رئيسية مثل شطر الذرة واكتشاف الكواركات.

خلال تجربة رذرفورد اصطدم شعاع من جسيمات ألفا بصفـيحة رقيقة من الذهب. معظم جسيمات ألفا مرت خلال الصفيحة، بينما انحرف بعضها بزاوية قليلة جداً من الجسيمات إلى الخلف.

تجربة رذرفورد في عام 1911م أجرى رذرفورد Rutherford تجربة كما في الشكل 3-11، حيث وجه شعاعًا رقيقًا من جسيمات ألفا الموجبة في اتجاه صفيحة رقيقة من الذهب، ووضع شاشة مغلفة بكبريتيد الخارصين حول صفيحة الذهب، حيث تقوم الشاشة بإظهار الضوء عند اصطدام جسيمات ألفا بها. وبملاحظة أماكن حدوث اللمعان استطاع العلماء أن يقرروا ما إذا كانت ذرات صفيحة الذهب قد حرقت جسيمات ألفا عن مسارها. وقد لاحظ رذرفورد وزملؤه من خلال التجربة أن نسبة قليلة من جسيمات ألفا انحرفت بزاوية كبيرة، بينما ارتد عدد قليل جداً من الجسيمات إلى الخلف في اتجاه مصدر الأشعة.

النواة

وزارة التعليم

85

2025-1447

--- SECTION: الشكل 3-11 --- خلال تجربة رذرفورد اصطدم شعاع من جسيمات ألفا بصفـيحة رقيقة من الذهب. معظم جسيمات ألفا مرت خلال الصفيحة، بينما انحرف بعضها بزاوية قليلة جداً من الجسيمات إلى الخلف. تجربة رذرفورد في عام 1911م أجرى رذرفورد Rutherford تجربة كما في الشكل 3-11، حيث وجه شعاعًا رقيقًا من جسيمات ألفا الموجبة في اتجاه صفيحة رقيقة من الذهب، ووضع شاشة مغلفة بكبريتيد الخارصين حول صفيحة الذهب، حيث تقوم الشاشة بإظهار الضوء عند اصطدام جسيمات ألفا بها. وبملاحظة أماكن حدوث اللمعان استطاع العلماء أن يقرروا ما إذا كانت ذرات صفيحة الذهب قد حرقت جسيمات ألفا عن مسارها. وقد لاحظ رذرفورد وزملؤه من خلال التجربة أن نسبة قليلة من جسيمات ألفا انحرفت بزاوية كبيرة، بينما ارتد عدد قليل جداً من الجسيمات إلى الخلف في اتجاه مصدر الأشعة. --- SECTION: The Nucleus --- النواة وزارة التعليم 85 2025-1447 --- VISUAL CONTEXT --- **DIAGRAM**: تجربة رذرفورد Description: Diagram illustrating Rutherford's gold foil experiment. Shows a source of alpha particles, a thin gold foil, and a circular screen coated with zinc sulfide. Alpha particles are shown deflecting at various angles, with some passing straight through, some deflecting slightly, and a few deflecting backwards. Context: Illustrates the scattering of alpha particles by a thin gold foil, leading to the discovery of the atomic nucleus.