الدرس 1: نماذج الذرة - صفحة 156 - كتاب العلوم - الصف 9 - الفصل 1 - المملكة العربية السعودية

📚 نموذج الذرة النووية

المفاهيم الأساسية

نموذج رذرفورد النووي: الذرة تتكون من نواة صغيرة جدًا تحوي البروتونات الموجبة والنيوترونات المتعادلة، بينما الإلكترونات سالبة الشحنة تشغل الحيز المحيط بالنواة.

النيوترون: جسيم له كتلة مساوية لكتلة البروتون، لكنه متعادل كهربائيًا (عديم الشحنة).

الذرة المتعادلة: يتساوى فيها عدد الإلكترونات مع عدد البروتونات.

خريطة المفاهيم

```markmap

نموذج الذرة النووية

تجربة رذرفورد

النتائج المتوقعة (حسب نموذج طومسون)

• مرور معظم جسيمات ألفا عبر الصفيحة
• انحرافات يسيرة وغير متكررة
• لا توجد شحنة موجبة كافية ومتجمعة لصد الجسيمات

النتائج الفعلية

• انحراف بعض جسيمات ألفا بزوايا كبيرة
• صدمة رذرفورد (تشبيه القذيفة والمناديل الورقية)
• جسيمات ألفا الموجبة تحتاج شحنة موجبة أكبر لصدها

فشل نموذج طومسون

• الكتلة والشحنات موزعة بالتساوي
• لا تستطيع الذرة صد جسيمات ألفا

النموذج الجديد (رذرفورد)

• معظم الكتلة والشحنة الموجبة في النواة (منطقة صغيرة جدًا)
• بقية الذرة فراغ يحوي إلكترونات عديمة الكتلة تقريبًا
• البروتون: الجسيم الموجب في نوى جميع الذرات (1920م)

اكتشاف النيوترون

المشكلة

• كتلة معظم الذرات = ضعف كتلة بروتوناتها تقريبًا
• الإلكترونات عديمة الكتلة تقريبًا
• وجود فرق في الكتلة غير مفسر

الحل

• افتراض وجود جسيمات أخرى في الذرة (النيوترونات)
• النيوترون: كتلته = كتلة البروتون، متعادل كهربائيًا
• تأخر اكتشافه 20 عامًا لعدمه التأثر بالمجال المغناطيسي وعدم تكونه ضوءًا على شاشة الفلورسنت

تركيب الذرة (النموذج المحدث)

• النواة: بروتونات موجبة + نيوترونات متعادلة
• حول النواة: إلكترونات سالبة
• الذرة المتعادلة: عدد الإلكترونات = عدد البروتونات

```

نقاط مهمة

• معظم جسيمات ألفا تخترق الصفيحة دون انحراف بسبب الفراغ الكبير في الذرة
• جسيمات ألفا التي تصطدم مباشرة بنواة ذرة الذهب (79 بروتونًا) ترتد إلى الخلف بقوة
• النيوترونات عديمة الشحنة ولا تتأثر بالمجال المغناطيسي ولا تكون ضوءًا على شاشة الفلورسنت
• نواة ذرة الأكسجين تتكون من 8 بروتونات و8 نيوترونات

الشكل ١٢ النواة التي تشكّل معظم كتلة الذرة سببت الانحراف والارتداد الذي لوحظ في التجربة.

تجربة: نموذج الذرة النووية الخطوات: ١. ارسم على ورقة بيضاء دائرة قطرها يساوي عرض الورقة. ٢. اصنع نموذجًا للنواة باستخدام قصاصات صغيرة من الورق الملون بلونين، يمثل أحدهما البروتونات، والآخر النيوترونات، وثبتهما في مركز الدائرة باستعمال لاصق، ممثلاً بذلك نواة ذرة الأكسجين التي تتكون من ٨ بروتونات و٨ نيوترونات. التحليل: ١. ما الجسيمات المفقودة في النموذج الذي صممته لذرة الأكسجين؟ ٢. ما عدد الجسيمات التي من المفترض أن توجد في النموذج؟ وأين يجب أن توضع؟

يبين الشكل ١٢ التطابق بين نموذج رذرفورد الجديد للذرة والنتائج التجريبية؛ فمعظم جسيمات ألفا يمكن أن تخترق الصفيحة دون انحراف أو مع انحراف قليل؛ بسبب الفراغ الكبير الموجود في الذرة. وعندما تصطدم جسيمات ألفا مباشرة بنواة ذرة الذهب التي تحتوي على ٧٩ بروتونًا ترتد إلى الخلف بقوة.

النيوترون: رغم الاستحسان الذي لقيه نموذج رذرفورد النووي بعد مراجعة العلماء لنتائج التجارب التي توصل إليها، إلا أن بعض النتائج لم تكن متوافقة، فظهرت تساؤلات جديدة، فعلى سبيل المثال، الإلكترونات الذرة عديمة الكتلة تقريبًا، وحسب نموذج رذرفورد للذرة فإن الجسيمات الأخرى الوحيدة في الذرة هي البروتونات، وقد وجد أن كتل معظم الذرات يساوي ضعف كتلة بروتوناتها تقريبًا، مما وضع العلماء في مأزق. فإذا كانت الذرة مكونة من إلكترونات وبروتونات فقط فمن أين جاء الفرق في كتلة الذرة؟ وللخروج من هذا المأزق افترضوا وجود جسيمات أخرى في الذرة لمعالجة فرق الكتلة. وقد سميت هذه الجسيمات النيوترونات. والنيوترون جسيم له كتلة مساوية لكتلة البروتون، ولكنه متعادل كهربائيًا. ولأن النيوترون عديم الشحنة ولا يتأثر بالمجال المغناطيسي ولا يكون ضوءًا على شاشة الفلورسنت فقد تأخر اكتشافه أكثر من ٢٠ عامًا، حتى تمكن العلماء من إثبات وجود النيوترونات في الذرة.

ما الجسيمات الموجودة في نواة الذرة؟

تمت مراجعة نموذج الذرة من جديد لإضافة النيوترونات المكتشفة حديثًا إلى النواة. فللذرة في النموذج النووي نواة صغيرة جدًا تحوي البروتونات الموجبة الشحنة والنيوترونات المتعادلة الشحنة، أما الإلكترونات سالبة الشحنة، فتشغل الحيز المحيط بالنواة. وفي الذرة المتعادلة يتساوى عدد الإلكترونات مع عدد البروتونات انظر الشكل ١٣.

الشكل ١٢ النواة التي تشكّل معظم كتلة الذرة سببت الانحراف والارتداد الذي لوحظ في التجربة. --- SECTION: تجربة --- تجربة: نموذج الذرة النووية الخطوات: ١. ارسم على ورقة بيضاء دائرة قطرها يساوي عرض الورقة. ٢. اصنع نموذجًا للنواة باستخدام قصاصات صغيرة من الورق الملون بلونين، يمثل أحدهما البروتونات، والآخر النيوترونات، وثبتهما في مركز الدائرة باستعمال لاصق، ممثلاً بذلك نواة ذرة الأكسجين التي تتكون من ٨ بروتونات و٨ نيوترونات. التحليل: ١. ما الجسيمات المفقودة في النموذج الذي صممته لذرة الأكسجين؟ ٢. ما عدد الجسيمات التي من المفترض أن توجد في النموذج؟ وأين يجب أن توضع؟ يبين الشكل ١٢ التطابق بين نموذج رذرفورد الجديد للذرة والنتائج التجريبية؛ فمعظم جسيمات ألفا يمكن أن تخترق الصفيحة دون انحراف أو مع انحراف قليل؛ بسبب الفراغ الكبير الموجود في الذرة. وعندما تصطدم جسيمات ألفا مباشرة بنواة ذرة الذهب التي تحتوي على ٧٩ بروتونًا ترتد إلى الخلف بقوة. النيوترون: رغم الاستحسان الذي لقيه نموذج رذرفورد النووي بعد مراجعة العلماء لنتائج التجارب التي توصل إليها، إلا أن بعض النتائج لم تكن متوافقة، فظهرت تساؤلات جديدة، فعلى سبيل المثال، الإلكترونات الذرة عديمة الكتلة تقريبًا، وحسب نموذج رذرفورد للذرة فإن الجسيمات الأخرى الوحيدة في الذرة هي البروتونات، وقد وجد أن كتل معظم الذرات يساوي ضعف كتلة بروتوناتها تقريبًا، مما وضع العلماء في مأزق. فإذا كانت الذرة مكونة من إلكترونات وبروتونات فقط فمن أين جاء الفرق في كتلة الذرة؟ وللخروج من هذا المأزق افترضوا وجود جسيمات أخرى في الذرة لمعالجة فرق الكتلة. وقد سميت هذه الجسيمات النيوترونات. والنيوترون جسيم له كتلة مساوية لكتلة البروتون، ولكنه متعادل كهربائيًا. ولأن النيوترون عديم الشحنة ولا يتأثر بالمجال المغناطيسي ولا يكون ضوءًا على شاشة الفلورسنت فقد تأخر اكتشافه أكثر من ٢٠ عامًا، حتى تمكن العلماء من إثبات وجود النيوترونات في الذرة. ما الجسيمات الموجودة في نواة الذرة؟ تمت مراجعة نموذج الذرة من جديد لإضافة النيوترونات المكتشفة حديثًا إلى النواة. فللذرة في النموذج النووي نواة صغيرة جدًا تحوي البروتونات الموجبة الشحنة والنيوترونات المتعادلة الشحنة، أما الإلكترونات سالبة الشحنة، فتشغل الحيز المحيط بالنواة. وفي الذرة المتعادلة يتساوى عدد الإلكترونات مع عدد البروتونات انظر الشكل ١٣. --- VISUAL CONTEXT --- **DIAGRAM**: نموذج رذرفورد Description: رسم توضيحي يظهر مسارات جسيمات ألفا وهي تخترق الفراغ في الذرة وتصطدم بالنواة المركزية مما يسبب انحرافها أو ارتدادها. Context: يوضح تجربة رذرفورد التي أدت لاكتشاف النواة.