الدرس 1: نماذج الذرة - صفحة 153 - كتاب العلوم - الصف 9 - الفصل 1 - المملكة العربية السعودية

📚 اكتشاف الجسيمات المشحونة ونموذج طومسون للذرة

المفاهيم الأساسية

الأشعة المهبطية: أشعة تنتج من المهبط (الكاثود) في أنبوب كروكس، وتسبب توهجًا أخضر.

تجربة طومسون (1897م): وضع مغناطيسًا بالقرب من أنبوب كروكس فلاحظ انحناء الشعاع، واستنتج أن الشعاع جسيمات مشحونة وليس ضوءًا؛ لأن المغناطيس لا يؤدي إلى انحناء الضوء.

الإلكترونات: جسيمات سالبة الشحنة موجودة في كل المواد، تنجذب نحو المصعد الموجب، وهي مكون أساسي لجميع أنواع الذرات.

نموذج طومسون للذرة: كرة من الشحنات الموجبة تنتشر فيها إلكترونات سالبة الشحنة (تعديل لنموذج دالتون).

خريطة المفاهيم

```markmap

اكتشاف الجسيمات المشحونة

تجربة طومسون 1897م

• وضع مغناطيسًا بالقرب من أنبوب كروكس
• لاحظ انحناء الشعاع
• المغناطيس لا يحني الضوء ← الشعاع جسيمات مشحونة

الإلكترون

• جسيمات سالبة الشحنة
• تنجذب نحو المصعد الموجب
• موجودة في كل المواد (أي مهبط وأي غاز)
• مكون أساسي لجميع الذرات
• دليل على وجود جسيمات أصغر من الذرة

نموذج طومسون للذرة

• الذرة متعادلة الشحنة ← تحتوي شحنات موجبة أيضًا
• كرة من الشحنات الموجبة تنتشر فيها إلكترونات سالبة
• تعديل لنموذج دالتون (كرة مصمتة ← كرة موجبة منتشر فيها إلكترونات)

```

نقاط مهمة

• 🔬 الاستدلال بالتجربة: انحناء الشعاع بفعل المغناطيس = دليل على أن الأشعة المهبطية جسيمات مشحونة وليست ضوءًا
• ⚡ تحديد الشحنة: انجذاب الجسيمات نحو المصعد الموجب = دليل على أنها سالبة الشحنة
• 🔄 الشمولية: الجسيمات نفسها تنتج من أي مهبط (فلزات مختلفة) وأي غاز = الإلكترونات موجودة في كل المواد
• 🧪 النتيجة الأهم: وجود جسيمات أصغر من الذرة (الإلكترونات) = الذرة ليست مصمتة كما اعتقد دالتون
• ⚖️ تفسير التعادل الكهربائي: وجود شحنات موجبة في الذرة يوازن الشحنات السالبة للإلكترونات

اكتشاف الجسيمات المشحونة

أثارت تجارب كروكس المجتمع العلمي في ذلك الوقت، ولكن كثيرًا منهم لم يقتنعوا أن الأشعة المهبطية عبارة عن تيار من الجسيمات. فهل كان هذا التوهج الأخضر ضوءًا أم جسيمات مشحونة؟ حاول العالم الفيزيائي طومسون J.J. Thomson عام 1897م حل هذا التضارب عندما وضع مغناطيسًا بالقرب من أنبوب كروكس عند تشغيله، كما في الشكل 7 أدناه، فلاحظ انحناء الشعاع. ولأن المغناطيس لا يؤدي إلى انحناء الضوء فقد استنتج أن هذا الشعاع لا بد أن يكون جسيمات مشحونة تخرج من المهبط (الكاثود).

الإلكترون

أعاد طومسون إجراء تجربة أنبوب أشعة الكاثود CRT مستخدمًا مهبطًا من فلزات مختلفة، وكذلك غازات مختلفة في الأنبوب، فوجد أن الجسيمات المشحونة هي نفسها التي انحفلت مهما اختلفت الفلزات أو الغازات المستخدمة داخل الأنبوب، فاستنتج أن الأشعة المهبطية جسيمات سالبة الشحنة موجودة في كل المواد. ولكن كيف عرف طومسون أن هذه الجسيمات تحمل الشحنة السالبة؟ من المعروف أن الشحنات المختلفة تتجاذب. وقد لاحظ طومسون أن هذه الجسيمات تنجذب نحو المصعد ذي الشحنة الموجبة، فأيقن عندها أن هذه الجسيمات لا بد أن تكون سالبة الشحنة، وسميت فيما بعد الإلكترونات Electrons.

لقد استنتج طومسون أيضًا أن هذه الإلكترونات مكون أساسي لجميع أنواع الذرات؛ لأنها تنتج عن أي مهبط مهما كانت مادته. ولعل المفاجأة الكبرى التي جاء بها طومسون في تجاربه كانت الدليل على وجود جسيمات أصغر من الذرة.

نموذج طومسون للذرة

تمت الإجابة عن بعض الأسئلة التي طرحها العلماء من خلال تجارب طومسون. ولكن هذه الإجابات أثارت أسئلة جديدة، منها: إذا كانت الذرات تحتوي على جسيم واحد سالب الشحنة أو أكثر فستكون معظم الذرات سالبة الشحنة أيضًا، ولكن من الملاحظ أن المادة غير سالبة الشحنة، فهل تحتوي الذرات على شحنات موجبة أيضًا؟ إذا كان الأمر كذلك فإن الإلكترونات السالبة والشحنات المجهولة الموجبة سيجعلان الذرة متعادلة الشحنة. وقد توصل طومسون إلى هذه النتيجة، وأضاف الشحنة الموجبة إلى نموذجه للذرة. وبناءً على ذلك عدّل طومسون نموذج دالتون للذرة، وصوّرها على أنها كرة من الشحنات الموجبة تنتشر فيها إلكترونات سالبة الشحنة (بدلاً من الكرة المصمتة).

اكتشاف الجسيمات المشحونة أثارت تجارب كروكس المجتمع العلمي في ذلك الوقت، ولكن كثيرًا منهم لم يقتنعوا أن الأشعة المهبطية عبارة عن تيار من الجسيمات. فهل كان هذا التوهج الأخضر ضوءًا أم جسيمات مشحونة؟ حاول العالم الفيزيائي طومسون J.J. Thomson عام 1897م حل هذا التضارب عندما وضع مغناطيسًا بالقرب من أنبوب كروكس عند تشغيله، كما في الشكل 7 أدناه، فلاحظ انحناء الشعاع. ولأن المغناطيس لا يؤدي إلى انحناء الضوء فقد استنتج أن هذا الشعاع لا بد أن يكون جسيمات مشحونة تخرج من المهبط (الكاثود). الإلكترون أعاد طومسون إجراء تجربة أنبوب أشعة الكاثود CRT مستخدمًا مهبطًا من فلزات مختلفة، وكذلك غازات مختلفة في الأنبوب، فوجد أن الجسيمات المشحونة هي نفسها التي انحفلت مهما اختلفت الفلزات أو الغازات المستخدمة داخل الأنبوب، فاستنتج أن الأشعة المهبطية جسيمات سالبة الشحنة موجودة في كل المواد. ولكن كيف عرف طومسون أن هذه الجسيمات تحمل الشحنة السالبة؟ من المعروف أن الشحنات المختلفة تتجاذب. وقد لاحظ طومسون أن هذه الجسيمات تنجذب نحو المصعد ذي الشحنة الموجبة، فأيقن عندها أن هذه الجسيمات لا بد أن تكون سالبة الشحنة، وسميت فيما بعد الإلكترونات Electrons. لقد استنتج طومسون أيضًا أن هذه الإلكترونات مكون أساسي لجميع أنواع الذرات؛ لأنها تنتج عن أي مهبط مهما كانت مادته. ولعل المفاجأة الكبرى التي جاء بها طومسون في تجاربه كانت الدليل على وجود جسيمات أصغر من الذرة. نموذج طومسون للذرة تمت الإجابة عن بعض الأسئلة التي طرحها العلماء من خلال تجارب طومسون. ولكن هذه الإجابات أثارت أسئلة جديدة، منها: إذا كانت الذرات تحتوي على جسيم واحد سالب الشحنة أو أكثر فستكون معظم الذرات سالبة الشحنة أيضًا، ولكن من الملاحظ أن المادة غير سالبة الشحنة، فهل تحتوي الذرات على شحنات موجبة أيضًا؟ إذا كان الأمر كذلك فإن الإلكترونات السالبة والشحنات المجهولة الموجبة سيجعلان الذرة متعادلة الشحنة. وقد توصل طومسون إلى هذه النتيجة، وأضاف الشحنة الموجبة إلى نموذجه للذرة. وبناءً على ذلك عدّل طومسون نموذج دالتون للذرة، وصوّرها على أنها كرة من الشحنات الموجبة تنتشر فيها إلكترونات سالبة الشحنة (بدلاً من الكرة المصمتة). --- VISUAL CONTEXT --- **FIGURE**: أنبوب أشعة الكاثود Description: صورة لأنبوب أشعة الكاثود (CRT) يظهر توهجًا أخضر ناتجًا عن الجسيمات المشحونة. Context: يوضح الشكل أنبوب أشعة الكاثود الذي استخدمه طومسون في تجاربه. **FIGURE**: تأثير المغناطيس على أشعة الكاثود Description: صورة توضح وضع مغناطيس بالقرب من أنبوب CRT، مما يؤدي إلى انحناء الأشعة المهبطية. Context: يوضح الشكل أن الأشعة المهبطية تتأثر بالمجال المغناطيسي، مما يدل على أنها جسيمات مشحونة.