الدرس 1: نماذج الذرة - صفحة 157 - كتاب العلوم - الصف 9 - الفصل 1 - المملكة العربية السعودية

📚 بنية الذرة

المفاهيم الأساسية

حجم النواة الحقيقي: صغير جداً مقارنة بحجم الذرة؛ فإذا كانت النواة بحجم كرة تنس الطاولة، فإن الذرة سيكون قطرها 4.2 كم. هذا يفسر مرور معظم جسيمات ألفا عبر صفيحة الذهب دون معيقات لوجود فراغات كبيرة في الذرة.

نموذج بور: الإلكترونات تتحرك في مدارات حول النواة (مثل جذب القمر للأرض)، وقد حسب بور طاقة مستويات مدارات ذرة الهيدروجين بدقة، لكن الإلكترونات ثابتة ولا يمكن توقع حركتها أو معرفة موقعها بدقة في لحظة معينة.

الإلكترونات كموجات: الإلكترونات اعتُبرت موجات وليس جسيمات، مما قاد إلى نماذج رياضية ومعادلات فسرت النتائج التجريبية.

البروتون: جسيم موجب الشحنة في النواة، حدده رذرفورد عام 1919م، وأطلق عليه هذا الاسم (وتعني "الأول" عند الإغريق) لأنه أول وحدة أساسية عُرفت في النواة.

خريطة المفاهيم

```markmap

بنية الذرة

حجم النواة ومقياس الرسم

• النواة صغيرة جداً مقارنة بالذرة
• تشبيه: نواة بحجم كرة تنس الطاولة = ذرة بقطر 4.2 كم
• وجود فراغات كبيرة في الذرة
• تفسير مرور جسيمات ألفا دون معيقات

تطورات في تعرف بنية الذرة

نموذج بور

• الإلكترونات تنجذب للنواة الموجبة
• تتحرك في مدارات حول النواة
• حساب طاقة مستويات مدارات الهيدروجين بدقة
• الإلكترونات ثابتة ولا يمكن توقع حركتها
• لا يمكن معرفة موقع الإلكترون بدقة

الإلكترونات كموجات

• الإلكترونات موجات وليست جسيمات
• نماذج رياضية ومعادلات جديدة
• تفسير النتائج التجريبية

البروتونات (الربط مع التاريخ)

• حددها رذرفورد عام 1919م
• جسيمات موجبة الشحنة في النواة
• فصل نواة الهيدروجين من عناصر متعددة
• الاسم يعني "الأول" عند الإغريق

```

نقاط مهمة

• رسم الذرة بحجم كبير لا يمثل الحجم الحقيقي للنواة نسبةً للذرة كلها
• تفسير تجربة رذرفورد: الفراغات الكبيرة في الذرة سمحت بمرور معظم جسيمات ألفا دون معيقات
• الإلكترونات السالبة تنجذب إلى النواة الموجبة مثل انجذاب القمر إلى الأرض
• عمل بور فسّر المعطيات التجريبية لكنه أثار المزيد من البحث والعصف الذهني
• اعتبار الإلكترونات موجات كان "الحل غير المألوف" لسلوك الإلكترونات غير المتوقع

الحجم ومقياس الرسم

إنَّ رسم الذرة النووية بحجم كبير - كما في الشكل ١٣ سابقًا - لا يمثل بشكل دقيق حجم النواة الحقيقي بالنسبة إلى الذرة كلها. فإذا كانت النواة بحجم كرة تنس الطاولة مثلاً فإنَّ الذرة ستكون بقطر ٤,٢ كم. ولمقارنة حجم النواة بحجم الذرة انظر الشكل ١٤. لعلك الآن عرفت لماذا اخترقت معظم جسيمات ألفا صفيحة الذهب في تجربة رذرفورد دون أن تواجهها أي معيقات (بسبب وجود فراغات كبيرة فيها تسمح بمرور جسيمات ألفا).

تطورات في تعرُّف بنية الذرة

عمل الفيزيائيون في القرن العشرين على نظرية جديدة لتفسير كيفية ترتيب الإلكترونات في الذرة. وكان من الطبيعي التفكير أنَّ الإلكترونات السالبة الشحنة تنجذب إلى النواة الموجبة الشحنة بالطريقة نفسها التي ينجذب بها القمر إلى الأرض. لذا فإنَّ الإلكترونات تتحرَّك في مدارات حول النواة. وقد قام العالم الفيزيائي نيلز بور Niels Bohr بحساب طاقة المستويات لمدارات ذرة الهيدروجين بدقة، وفسَّرت حساباته المعطيات التجريبية لعلماء آخرين. ومع ذلك فقد قال العلماء حينها إنَّ الإلكترونات ثابتة، ولا يمكن توقّع حركتها في المدار أو وصفها بسهولة، كما أنَّه لا يمكن معرفة موقع الإلكترون بدقة في لحظة معينة. وقد أثار عملهم هذا المزيد من البحث والعصف الذهني لدى العلماء حول العالم.

الإلكترونات كموجات

بدأ الفيزيائيون محاولة تفسير الطبيعة غير المتوقعة للإلكترونات. وبالتأكيد فإنَّ نتائج التجارب التي توصلوا إليها حول سلوك الإلكترونات تمَّ تفسيرها بوضع نظريات ونماذج جديدة. وكان الحل غير المألوف اعتبار الإلكترونات موجات وليس جسيمات. وقاد ذلك إلى المزيد من النماذج الرياضية والمعادلات التي أدت إلى الكثير من النتائج التجريبية.

البروتونات: حدد رذرفورد مكونات النواة عام ١٩١٩م بوصفها جسيمات موجبة الشحنة. وعند استخدام جسيمات ألفا كقذائف تمكَّن من فصل نواة الهيدروجين عن ذرات عناصر البورون والفلور والصوديوم والألومنيوم والفسفور والنيتروجين. وقد أطلق رذرفورد على نواة ذرة الهيدروجين اسم البروتون، والتي تعني "الأول" عند الإغريق؛ لأنَّ البروتونات هي أول وحدات أساسية عُرفت في النواة.

عين عدد الإلكترونات الموجودة في "الفراغ" المحيط بالنواة.

الحجم ومقياس الرسم إنَّ رسم الذرة النووية بحجم كبير - كما في الشكل ١٣ سابقًا - لا يمثل بشكل دقيق حجم النواة الحقيقي بالنسبة إلى الذرة كلها. فإذا كانت النواة بحجم كرة تنس الطاولة مثلاً فإنَّ الذرة ستكون بقطر ٤,٢ كم. ولمقارنة حجم النواة بحجم الذرة انظر الشكل ١٤. لعلك الآن عرفت لماذا اخترقت معظم جسيمات ألفا صفيحة الذهب في تجربة رذرفورد دون أن تواجهها أي معيقات (بسبب وجود فراغات كبيرة فيها تسمح بمرور جسيمات ألفا). تطورات في تعرُّف بنية الذرة عمل الفيزيائيون في القرن العشرين على نظرية جديدة لتفسير كيفية ترتيب الإلكترونات في الذرة. وكان من الطبيعي التفكير أنَّ الإلكترونات السالبة الشحنة تنجذب إلى النواة الموجبة الشحنة بالطريقة نفسها التي ينجذب بها القمر إلى الأرض. لذا فإنَّ الإلكترونات تتحرَّك في مدارات حول النواة. وقد قام العالم الفيزيائي نيلز بور Niels Bohr بحساب طاقة المستويات لمدارات ذرة الهيدروجين بدقة، وفسَّرت حساباته المعطيات التجريبية لعلماء آخرين. ومع ذلك فقد قال العلماء حينها إنَّ الإلكترونات ثابتة، ولا يمكن توقّع حركتها في المدار أو وصفها بسهولة، كما أنَّه لا يمكن معرفة موقع الإلكترون بدقة في لحظة معينة. وقد أثار عملهم هذا المزيد من البحث والعصف الذهني لدى العلماء حول العالم. الإلكترونات كموجات بدأ الفيزيائيون محاولة تفسير الطبيعة غير المتوقعة للإلكترونات. وبالتأكيد فإنَّ نتائج التجارب التي توصلوا إليها حول سلوك الإلكترونات تمَّ تفسيرها بوضع نظريات ونماذج جديدة. وكان الحل غير المألوف اعتبار الإلكترونات موجات وليس جسيمات. وقاد ذلك إلى المزيد من النماذج الرياضية والمعادلات التي أدت إلى الكثير من النتائج التجريبية. --- SECTION: الربط مع التاريخ --- البروتونات: حدد رذرفورد مكونات النواة عام ١٩١٩م بوصفها جسيمات موجبة الشحنة. وعند استخدام جسيمات ألفا كقذائف تمكَّن من فصل نواة الهيدروجين عن ذرات عناصر البورون والفلور والصوديوم والألومنيوم والفسفور والنيتروجين. وقد أطلق رذرفورد على نواة ذرة الهيدروجين اسم البروتون، والتي تعني "الأول" عند الإغريق؛ لأنَّ البروتونات هي أول وحدات أساسية عُرفت في النواة. عين عدد الإلكترونات الموجودة في "الفراغ" المحيط بالنواة. --- VISUAL CONTEXT --- **DIAGRAM**: نموذج الذرة Description: رسم توضيحي لذرة كربون تحتوي على ٦ بروتونات و٦ نيوترونات في النواة، مع إلكترونات تدور في مدارات حولها. Context: يوضح بنية الذرة وتوزيع الجسيمات دون الذرية. **FIGURE**: مقياس حجم الذرة Description: صورة لملعب كرة قدم (أو دائرة كبيرة) يوضح أنه إذا كان قطر الدائرة ١٣٢ متراً، فإن النواة تمثل تقريباً حجم حرف (ة) على هذه الصفحة. Context: يوضح الفرق الشاسع بين حجم النواة وحجم الذرة.