تاريخ النظرية الذرية

النظرية الذرية هي النظرية العلمية التي تنص على أن المادة تتكون من جسيمات تُسمى الذرات . وقد تغير تعريف كلمة "ذرة" على مر السنين استجابةً للاكتشافات العلمية. في البداية، كانت تشير إلى جسيم أساسي افتراضي للمادة، صغير جدًا بحيث لا يُرى بالعين المجردة، ولا يمكن تقسيمه. ثم جرى تحسين التعريف ليشمل الجسيمات الأساسية للعناصر الكيميائية، عندما لاحظ الكيميائيون أن العناصر تتحد مع بعضها البعض بنسب أعداد صحيحة صغيرة. ثم اكتشف الفيزيائيون أن هذه الذرات لها بنية داخلية خاصة بها، وبالتالي يمكن تقسيمها في نهاية المطاف.
تُعدّ النظرية الذرية من أهم التطورات العلمية في التاريخ، وهي أساسية لجميع العلوم الفيزيائية. في بداية محاضرات فاينمان في الفيزياء ، قدّم الفيزيائي الحائز على جائزة نوبل، ريتشارد فاينمان، الفرضية الذرية باعتبارها المفهوم العلمي الأكثر انتشارًا على الإطلاق. [ 1 ]
الذرية الفلسفية
إن الفكرة الأساسية القائلة بأن المادة تتكون من جسيمات صغيرة غير قابلة للتجزئة هي فكرة قديمة ظهرت في العديد من الحضارات القديمة. كلمة "ذرة" مشتقة من الكلمة اليونانية "أتوموس" التي تعني "غير قابل للتجزئة". استندت هذه الأفكار القديمة إلى التفكير الفلسفي لا العلمي. أما النظرية الذرية الحديثة فلا تستند إلى هذه المفاهيم القديمة. [ 2 ] [ 3 ] : 18
الكيمياء ما قبل الذرية
في أواخر القرن السابع عشر، طوّر روبرت بويل مفهوم العنصر الكيميائي كمادة تختلف عن المركب. [ 4 ] : 293. ومع اقتراب نهاية القرن الثامن عشر، ظهرت عدة تطورات مهمة في الكيمياء دون الرجوع إلى مفهوم النظرية الذرية. كان أولها أنطوان لافوازييه الذي أثبت أن المركبات تتكون من عناصر بنسب ثابتة، مُعيدًا تعريف العنصر كمادة لا يستطيع العلماء تحليلها إلى مواد أبسط بالتجربة. وضع هذا حدًا للفكرة القديمة القائلة بأن عناصر المادة هي النار والتراب والهواء والماء، والتي لم يكن لها أي دليل تجريبي. أثبت لافوازييه أن الماء يمكن تحليله إلى هيدروجين وأكسجين ، واللذان بدورهما لم يستطع تحليلهما إلى أي شيء أبسط، مُثبتًا بذلك أنهما عنصران. [ 2 ] : 197. كما وضع لافوازييه قانون حفظ الكتلة ، الذي ينص على أنه في التفاعل الكيميائي، لا تظهر المادة ولا تختفي في الهواء؛ فالكتلة الكلية تبقى كما هي حتى لو تحولت المواد الداخلة في التفاعل. [ 4 ] : 293 في عام 1797، وضع الكيميائي الفرنسي جوزيف بروست قانون النسب الثابتة ، الذي ينص على أنه إذا تم تحليل مركب إلى عناصره الكيميائية المكونة له، فإن كتل تلك المكونات ستظل دائمًا بنفس النسب الوزنية، بغض النظر عن كمية المركب الأصلي أو مصدره. هذا التعريف يميز المركبات عن المخاليط. [ 5 ]
نظرية دالتون الذرية الكيميائية
في عام 1804، درس جون دالتون بيانات جمعها بنفسه وعلماء آخرون، ولاحظ نمطًا عُرف لاحقًا بقانون النسب المتعددة : في المركبات التي تحتوي على عنصرين محددين، تختلف كمية العنصر (أ) لكل وحدة قياس من العنصر (ب) بين هذه المركبات بنسب أعداد صحيحة صغيرة. [ 2 ] : 199 على سبيل المثال، درس دالتون ثلاثة أكاسيد للنيتروجين: "أكسيد النيتروز"، و"غاز النيتروز"، و"حمض النيتريك". تُعرف هذه المركبات اليوم باسم أكسيد النيتروز، وأكسيد النيتريك، وثاني أكسيد النيتروجين على التوالي. يتكون "أكسيد النيتروز" من 63.3% نيتروجين و36.7% أكسجين، أي أنه يحتوي على 80 غرامًا من الأكسجين لكل 140 غرامًا من النيتروجين. أما "غاز النيتروز" فيتكون من 44.05% نيتروجين و55.95% أكسجين، أي أنه يحتوي على 160 غرامًا من الأكسجين لكل 140 غرامًا من النيتروجين. يتكون حمض النيتريك من 29.5% نيتروجين و70.5% أكسجين، أي أنه يحتوي على 320 غرامًا من الأكسجين لكل 140 غرامًا من النيتروجين. تشكل النسب 80 و160 و320 نسبة 1:2:4. [ 6 ]

رأى جون دالتون في ذلك دليلاً على أن العناصر الكيميائية تتحد مع بعضها البعض بوحدات وزن أساسية. وبما أن هذه الوحدات الأساسية كانت غير قابلة للتجزئة على حد علمه، فقد استنتج أنه اكتشف الذرات التي افترضها الكيميائيون والفلاسفة منذ زمن طويل. [ 2 ] : 198 وبنسبة 1:2:4، استنتج دالتون أن صيغ أكاسيد النيتروجين هي N₂O و NO و NO₂ . [ 6 ]
في عام 1804، شرح دالتون نظريته الذرية لصديقه وزميله الكيميائي توماس طومسون ، الذي نشر أول شرح كامل لها في كتابه "نظام الكيمياء" عام 1807. ظهرت نسخة دالتون الخاصة عام 1808 تحت عنوان "نظام جديد للفلسفة الكيميائية" ، واعتمد فيها مصطلح "الذرة" للإشارة إلى الأجسام التي كان يسميها سابقًا " الجسيمات النهائية" . [ 7 ] : 81 اقترحت هذه النظرية الكيميائية الذرية الجديدة ذرات ذات خصائص علمية: جميع ذرات العنصر الواحد لها نفس الوزن؛ وذرات العناصر المختلفة لها أوزان مختلفة. لا تُخلق الذرات ولا تُفنى في التفاعلات الكيميائية. استطاع دالتون استخدام مفهومه عن الذرات لإعادة إنتاج قوانين الكيمياء المعروفة آنذاك. [ 2 ] : 199
عرّف دالتون الذرة بأنها "الجسيم النهائي" للمادة الكيميائية، واستخدم مصطلح "الذرة المركبة" للإشارة إلى "الجسيمات النهائية" التي تحتوي على عنصرين أو أكثر. وهذا يتعارض مع التعريف الحديث، حيث تُعتبر الذرة الجسيم الأساسي للعنصر الكيميائي ، والجزيء عبارة عن تجمع من الذرات. وقد أثار مصطلح "الذرة المركبة" حيرة بعض معاصري دالتون، إذ يوحي مصطلح "ذرة" بعدم قابلية التجزئة، لكنه أوضح أنه إذا قُسّمت "ذرة" ثاني أكسيد الكربون ، فإنها تفقد كونها ثاني أكسيد كربون. فـ"ذرة" ثاني أكسيد الكربون غير قابلة للتجزئة بمعنى أنها لا يمكن تقسيمها إلى جزيئات أصغر من ثاني أكسيد الكربون. [ 2 ] : 201 [ 8 ]
استند نظام دالتون إلى الأوزان النسبية. فبحسب قياساته، يتحد 7 غرامات من الأكسجين مع 1 غرام من الهيدروجين لتكوين 8 غرامات من الماء. اعتبر دالتون الماء "ذرة ثنائية"، تتكون من ذرة أكسجين واحدة وذرة هيدروجين واحدة، HO. كما اعتبر غاز الهيدروجين عنصرًا، ومنحه وزنًا ذريًا قدره 1. وبالتالي، فإن النسبة المقاسة 1:7 تعني أن الأكسجين يحصل على وزن ذري قدره 7 في نظام دالتون. [ 7 ] : 82. مع ذلك، لو قام دالتون بتحليل بيروكسيد الهيدروجين ، H₂O₂ ، بدلًا من الماء ، لكان قد منح الأكسجين وزنًا ذريًا قدره 16. لذا ، كان نظام دالتون للأوزان النسبية غير كافٍ أساسًا لتحديد الوزن الذري أو البنية الكيميائية بدقة. [ 2 ] : 200
قام جوزيف لويس غاي لوساك وأميديو أفوجادرو بتصحيح بعض المشكلات في طريقة دالتون . وقد طورا قوانين نسبية للغازات مشابهة للقوانين التي وضعها بروست ودالتون للمواد الكيميائية. [ 2 ] : 202 في عام 1811، اقترح أفوجادرو أن الأحجام المتساوية من أي غازين، عند نفس درجة الحرارة والضغط، تحتوي على أعداد متساوية من الجزيئات (بمعنى آخر، كتلة جزيئات الغاز لا تؤثر على الحجم الذي يشغله). [ 9 ] وفرت فرضية أفوجادرو، التي تُعرف الآن باسم قانون أفوجادرو ، طريقة لاستنتاج الأوزان النسبية لجزيئات العناصر الغازية، لأنه إذا كانت الفرضية صحيحة، فإن الكثافات النسبية للغازات تشير مباشرة إلى الأوزان النسبية للجزيئات التي تُكوّن الغازات. أدى هذا النمط من التفكير مباشرةً إلى فرضية ثانية: أن جزيئات بعض الغازات الأولية عبارة عن أزواج من الذرات، وعند تفاعلها كيميائيًا، غالبًا ما تنقسم هذه الجزيئات إلى جزيئين. على سبيل المثال، حقيقة أن لترين من الهيدروجين يتفاعلان مع لتر واحد فقط من الأكسجين لإنتاج لترين من بخار الماء (عند ضغط ودرجة حرارة ثابتين) تشير إلى أن جزيء الأكسجين الواحد ينقسم إلى جزيئين لتكوين جزيئين من الماء. وهذا يعطي الصيغة الصحيحة للماء، H₂O ، وليس HO. قاس أفوجادرو الوزن الذري للأكسجين فوجده 15.074. [ 2 ] : 203 [ 10 ]
معارضة النظرية الذرية
حظيت نظرية دالتون الذرية باهتمام واسع النطاق، لكنها لم تحظَ بقبول عالمي. [ 2 ] : 203
تمثلت إحدى المشكلات في غياب تسمية موحدة. فكلمة "ذرة" توحي بعدم قابلية المادة للانقسام، لكن دالتون عرّف الذرة بأنها الجسيم النهائي لأي مادة كيميائية ، وليس فقط العناصر أو حتى المادة بحد ذاتها. وهذا يعني أن "الذرات المركبة" مثل ثاني أكسيد الكربون قابلة للانقسام، على عكس "الذرات الأولية". لم يُحبّذ دالتون كلمة "جزيء"، معتبرًا إياها "مُصغِّرة". [ 2 ] : 201 [ 11 ] : 288 أما أميديو أفوجادرو فقد فعل العكس: إذ استخدم كلمة "جزيء" حصريًا في كتاباته، متجنبًا كلمة "ذرة"، ومستخدمًا بدلًا منها مصطلح "الجزيء الأولي". [ 2 ] : 202 استخدم يونس جاكوب بيرزيليوس مصطلح "الذرات العضوية" للإشارة إلى الجسيمات التي تحتوي على ثلاثة عناصر أو أكثر، لاعتقاده أن هذا النوع من الجسيمات موجود فقط في المركبات العضوية. استخدم جان باتيست دوما مصطلحي "الذرات الفيزيائية" و"الذرات الكيميائية"؛ فالذرة الفيزيائية هي جسيم لا يمكن تقسيمه بوسائل فيزيائية كالحرارة والضغط، بينما الذرة الكيميائية هي جسيم لا يمكن تقسيمه بالتفاعلات الكيميائية. [ 12 ] [ 2 ] : 203
تم وضع التعريفات الحديثة للذرة والجزيء - حيث تُعرَّف الذرة بأنها الجسيم الأساسي للعنصر، والجزيء بأنه تجمع من الذرات - في النصف الثاني من القرن التاسع عشر. وكان مؤتمر كارلسروه في ألمانيا عام 1860 حدثًا محوريًا. وباعتباره أول مؤتمر دولي للكيميائيين، فقد كان هدفه وضع بعض المعايير في هذا المجال. وكان ستانيسلاو كانيزارو من أبرز المؤيدين للتمييز الحديث بين الذرات والجزيئات .
الكميات المختلفة لعنصر معين تدخل في تكوين جزيئات مختلفة هي مضاعفات صحيحة لكمية أساسية تظهر دائماً ككيان غير قابل للتجزئة ويجب تسميتها بشكل صحيح بالذرة.
— ستانيسلاو كانيزارو ، 1860 [ 2 ] : 207
كان الاعتراض الثاني على النظرية الذرية فلسفيًا. لم يكن لدى العلماء في القرن التاسع عشر وسيلة لمراقبة الذرات مباشرةً، فاستنتجوا وجودها من خلال ملاحظات غير مباشرة، مثل قانون دالتون للنسب المتعددة. تبنى بعض العلماء مواقف متوافقة مع فلسفة الوضعية ، زاعمين أنه لا ينبغي للعلماء محاولة استنتاج حقيقة الكون الأعمق، بل عليهم فقط تنظيم الأنماط التي يمكنهم ملاحظتها مباشرةً. [ 2 ] : 232
يمكن تصنيف هذا الجيل من مناهضي الذرة إلى معسكرين. فقد اعتقد "أنصار نظرية التكافؤ"، مثل مارسيلين بيرتيلو ، [ 2 ] : 226 أن نظرية الأوزان المتكافئة كافية للأغراض العلمية. وقد لخص هذا التعميم لقانون بروست للنسب الثابتة الملاحظات. على سبيل المثال، يتحد غرام واحد من الهيدروجين مع 8 غرامات من الأكسجين لتكوين 9 غرامات من الماء، وبالتالي فإن "الوزن المكافئ" للأكسجين هو 8 غرامات. وقد استخدم الكيميائيون هذه الأفكار على نطاق واسع دون قبول تفسير ذري أساسي. [ 13 ] أما "أنصار نظرية الطاقة"، مثل إرنست ماخ وويلهلم أوستوالد ، فقد عارضوا فلسفيًا فرضيات الواقع برمتها. ففي رأيهم، يجب أن تكون الطاقة، كجزء من الديناميكا الحرارية، هي الأساس الوحيد للنماذج الفيزيائية. [ 2 ] : 237
تم دحض هذه المواقف في نهاية المطاف بفضل تطورين هامين حدثا في وقت لاحق من القرن التاسع عشر: تطوير الجدول الدوري واكتشاف أن للجزيئات بنية داخلية تحدد خصائصها. [ 2 ] : 226
فرضية براوت
كانت ذرات دالتون "أولية": لكل عنصر وزن ذري فريد، وجميع ذرات العنصر متطابقة. [ 14 ] : 2 في عام 1815، افترض ويليام براوت أن النسب العددية الصحيحة التي تظهر في الأوزان الذرية ناتجة عن حقيقة أساسية مفادها أن جميع المواد تتكون من تركيبات لعنصر بدائي أطلق عليه اسم " البروتيل" وحدده بالهيدروجين. اعترض بيرزيليوس، الخبير البارز في الوزن الذري، قائلاً إن القياسات الدقيقة تُظهر أن الأوزان الذرية ليست نسبًا عددية صحيحة. [ 7 ] : 89 وهكذا، رُفضت فرضية براوت لصالح فرضية دالتون في ذلك الوقت، لكن فكرة براوت استمرت في إثارة اهتمام العلماء، وتم التحقق جزئيًا من فرضيته بواسطة فرانسيس أستون في عام 1912. [ 15 ]
نظرية الدوامات
منذ ستينيات القرن التاسع عشر وحتى حوالي عام ١٨٩٠، طُورت نظرية اقترحها ويليام طومسون في الأصل ، ثم توسعت لاحقًا على يد جيه جيه طومسون، حيث اعتبر الذرات دوامات في وسط سائل متصل ومنتشر. وتقوم الفكرة على اعتبار المادة دورانات مستقرة في سائل عديم الاحتكاك، تشبه حلقات الدخان التي استُخدمت لتوضيح المفهوم بصريًا. [ ١٦ ] : ٣٨ وقد بُنيت الصياغة الرياضية على نظرية ديناميكا الموائع الدوامية لهيرمان فون هيلمهولتز، على الرغم من أنه لم يكن من مؤيدي هذه النظرية الذرية. [ ١٦ ] : ٤٠ وتزامن ظهور هذه النظرية مع ظهور نظرية الأثير المضيء من حيث المفهوم والإطار الزمني، إلا أن النظريتين لم تكونا متطابقتين. [ ١٦ ] : ٤٩ وبينما كان لهذه النظرية تأثير كبير على الرياضيات، حيث ألهمت نظرية العقد على سبيل المثال، [ ١٦ ] : ٤٦ فقد خلص مؤيدوها في النهاية إلى أن الدوامات لم تكن مستقرة، وعلاوة على ذلك، لم تقدم النظرية أي تفسير لظواهر مثل المغناطيسية والجاذبية. [ 16 ] : 75
التماثل
اكتشف العلماء أن بعض المواد لها نفس التركيب الكيميائي تمامًا ولكن بخصائص مختلفة. على سبيل المثال، في عام 1827، اكتشف فريدريك فولر أن فولمينات الفضة وسيانات الفضة كلاهما يتكون من 107 أجزاء من الفضة، و12 جزءًا من الكربون، و14 جزءًا من النيتروجين، و16 جزءًا من الأكسجين (ونعرف صيغتهما الكيميائية الآن باسم AgCNO). في عام 1830، قدم يونس جاكوب بيرزيليوس مصطلح التماكب لوصف هذه الظاهرة. في عام 1860، افترض لويس باستور أن جزيئات المتماكبات قد تحتوي على نفس مجموعة الذرات ولكن بترتيبات مختلفة. [ 2 ] : 230
في عام 1874، اقترح جاكوبوس هنريكوس فان هوف أن ذرة الكربون ترتبط بذرات أخرى في ترتيب رباعي الأوجه. وانطلاقًا من هذا، شرح بنية الجزيئات العضوية بطريقة مكّنته من التنبؤ بعدد المتصاوغات التي يمكن أن يمتلكها المركب. لنأخذ البنتان (C₅H₁₂ ) كمثال . وفقًا لنموذج فان هوف للجزيئات، توجد ثلاثة تكوينات محتملة للبنتان، وقد اكتشف العلماء بالفعل ثلاثة متصاوغات فقط للبنتان . [ 3 ] : 147 [ 17 ]
لم يكن التماثل شيئًا يمكن تفسيره بالكامل من خلال النظريات البديلة للنظرية الذرية، مثل نظرية الجذور ونظرية الأنواع. [ 18 ] [ 19 ]
الجدول الدوري لمندليف
في عام 1869، أفاد ديمتري مندليف أنه عند ترتيب العناصر في صف وفقًا لأوزانها الذرية، لوحظ وجود دورية معينة بينها. [ 20 ] : 117 فعلى سبيل المثال، يمتلك العنصر الثاني، الليثيوم ، خصائص مشابهة للعنصر التاسع، الصوديوم ، والعنصر السادس عشر، البوتاسيوم - أي دورة من سبعة. وبالمثل، كان البريليوم والمغنيسيوم والكالسيوم متشابهة، وتفصل بينها سبعة مواقع في جدول مندليف. وباستخدام هذه الأنماط، تنبأ مندليف بوجود وخصائص عناصر جديدة، اكتُشفت لاحقًا في الطبيعة: السكانديوم والغاليوم والجرمانيوم . [ 20 ] : 118 علاوة على ذلك، يمكن للجدول الدوري أن يتنبأ بعدد ذرات العناصر الأخرى التي يمكن أن ترتبط بها ذرة معينة - على سبيل المثال، يقع الجرمانيوم والكربون في نفس المجموعة في الجدول ، وتتحد ذراتهما مع ذرتي أكسجين لكل منهما (GeO₂ و CO₂ ) . وجد مندليف أن هذه الأنماط تؤكد صحة النظرية الذرية لأنها أظهرت إمكانية تصنيف العناصر وفقًا لوزنها الذري. إن إدخال عنصر جديد في منتصف دورة ما من شأنه أن يكسر التوازي بين تلك الدورة والدورة التي تليها، كما أنه سيخالف قانون دالتون للنسب المتعددة. [ 21 ]

كانت العناصر في الجدول الدوري مُرتبة في الأصل وفقًا لتزايد أوزانها الذرية. مع ذلك، قام الكيميائيون في بعض المواضع بتبديل مواقع بعض العناصر المتجاورة لتظهر في مجموعة واحدة مع عناصر أخرى ذات خصائص مشابهة. على سبيل المثال، وُضع التيلوريوم قبل اليود رغم أن وزنه الذري أكبر (127.6 مقابل 126.9)، وذلك ليُصبح اليود في نفس عمود الهالوجينات الأخرى . يعتمد الجدول الدوري الحديث على العدد الذري ، وهو ما يُعادل الشحنة النووية، وهو تغيير لم يتحقق إلا بعد اكتشاف النواة . [ 22 ] : 228 إضافةً إلى ذلك، لم يُعرض صف كامل من الجدول لأن الغازات النبيلة لم تكن قد اكتُشفت عندما وضع مندليف جدوله. [ 22 ] : 222
النظرية الحركية للغازات
في عام ١٧٣٨، افترض الفيزيائي والرياضي السويسري دانيال برنولي أن ضغط الغازات والحرارة ناتجان عن الحركة الأساسية للجزيئات. وباستخدام نموذجه، تمكن من التنبؤ بقانون الغاز المثالي عند درجة حرارة ثابتة، واقترح أن درجة الحرارة تتناسب طرديًا مع سرعة الجسيمات. لم يُتابع هذا النجاح، ويعود ذلك جزئيًا إلى أن أدوات حساب التفاضل والتكامل الحديثة آنذاك سمحت بتحقيق تقدم أكبر باستخدام نماذج متصلة للغازات. [ ٢٣ ] : ٩٤٣
أعاد جيمس كلارك ماكسويل ، أحد أبرز دعاة الذرية، إحياء النظرية الحركية في عامي 1860 و1867. تمثلت فكرته الأساسية في أن سرعة الجسيمات في الغاز تتفاوت حول قيمة متوسطة، مما أدى إلى ظهور مفهوم دالة التوزيع. [ 23 ] : 944 [ 24 ] في أواخر القرن التاسع عشر، استخدم لودفيج بولتزمان نماذج ذرية لتطبيق النظرية الحركية على الديناميكا الحرارية، وخاصة القانون الثاني المتعلق بالإنتروبيا. دافع بولتزمان عن الفرضية الذرية ضد معارضين بارزين في ذلك الوقت، مثل إرنست ماخ، أو علماء الطاقة مثل فيلهلم أوستوالد ، الذين اعتبروا أن الطاقة هي الكمية الأساسية للواقع. [ 25 ] مع ذلك، لم يكن النموذج الذري ضروريًا لتطوير نظرية الديناميكا الحرارية. وقد اتضح ذلك عندما قدم جوزيا ويلارد جيبس الميكانيكا الإحصائية في كتابه " المبادئ الأولية في الميكانيكا الإحصائية" عام 1902 . لقد تجنب تطويره المنطقي والمنهجي لنهج جديد على وجه التحديد اشتراط فرضية ذرية. [ 23 ] : 992 طور ألبرت أينشتاين بشكل مستقل نهجًا مشابهًا لنهج جيبس، ولكن بهدف مختلف تمامًا: سعى أينشتاين إلى إيجاد طريقة للتحقق من صحة الفرضية الذرية من خلال النظرية الحركية. وقد نجح في نهاية المطاف من خلال ورقة بحثية حول الحركة البراونية. [ 26 ]
الحركة البراونية
في عام 1827، لاحظ عالم النبات البريطاني روبرت براون أن جزيئات الغبار داخل حبوب اللقاح العائمة في الماء تهتز باستمرار دون سبب واضح. وفي عام 1905، افترض أينشتاين أن هذه الحركة ناتجة عن اصطدام جزيئات الماء المستمر بحبوب اللقاح، ووضع نموذجًا رياضيًا لوصفها. [ 26 ] وقد تم التحقق من صحة هذا النموذج تجريبيًا في عام 1908 على يد الفيزيائي الفرنسي جان بيرين ، الذي استخدم معادلات أينشتاين لقياس حجم الذرات. [ 27 ]
| جزيء | قياسات بيرين لعام 1909 [ 28 ] : 50 | القياسات الحديثة | مصدر |
|---|---|---|---|
| الهيليوم | 1.7 × 10⁻¹⁰ م | 2.6 × 10⁻¹⁰ م | [ 29 ] |
| الأرجون | 2.7 × 10⁻¹⁰ م | 3.4 × 10⁻¹⁰ م | [ 30 ] |
| الزئبق | 2.8 × 10⁻¹⁰ م | 3 × 10⁻¹⁰ م | |
| هيدروجين | 2 × 10⁻¹⁰ م | 2.89 × 10⁻¹⁰ م | [ 31 ] |
| الأكسجين | 2.6 × 10⁻¹⁰ م | 3.46 × 10 −10 م | [ 29 ] |
| نتروجين | 2.7 × 10⁻¹⁰ م | 3.64 × 10 −10 م | [ 29 ] |
| الكلور | 4 × 10⁻¹⁰ م | 3.20 × 10⁻¹⁰ م | [ 30 ] |
نموذج بودنغ البرقوق
كان يُعتقد أن الذرات هي أصغر وحدة ممكنة للمادة حتى عام 1899 عندما اكتشف جيه جيه طومسون الإلكترون من خلال عمله على أشعة الكاثود . [ 22 ] : 86 [ 4 ] : 364
أنبوب كروكس عبارة عن وعاء زجاجي محكم الإغلاق، يفصل بين قطبين كهربائيين فراغ. عند تطبيق جهد كهربائي بين القطبين، تتولد أشعة الكاثود، مُحدثةً بقعة متوهجة عند اصطدامها بالزجاج في الطرف المقابل للأنبوب. من خلال التجارب، اكتشف طومسون أن هذه الأشعة يمكن أن تنحرف بفعل المجالات الكهربائية والمغناطيسية ، مما يعني أنها ليست ضوءًا، بل تتكون من جسيمات مشحونة خفيفة جدًا، وشحنتها سالبة. أطلق طومسون على هذه الجسيمات اسم "الجسيمات". وقد قاس نسبة كتلتها إلى شحنتها، فوجدها أصغر بعدة مراتب من نسبة كتلة ذرة الهيدروجين، أصغر الذرات. وكانت هذه النسبة ثابتة بغض النظر عن مادة صنع الأقطاب الكهربائية أو نوع الغاز الموجود في الأنبوب. [ 32 ]
وعلى النقيض من تلك الجسيمات، فإن الأيونات الموجبة الناتجة عن التحليل الكهربائي أو الأشعة السينية لها نسب كتلة إلى شحنة تختلف باختلاف مادة الأقطاب الكهربائية ونوع الغاز في حجرة التفاعل، مما يشير إلى أنها أنواع مختلفة من الجسيمات. [ 4 ] : 363
في عام 1898، قاس طومسون شحنة الأيونات فوجدها تُقارب 6 × 10⁻¹⁰ وحدة كهروستاتيكية (2 × 10⁻¹⁹ كولوم). [ 22 ] : 85 [ 33 ] وفي عام 1899، بيّن أن الكهرباء السالبة المتولدة عن سقوط الأشعة فوق البنفسجية على معدن (المعروفة الآن بالتأثير الكهروضوئي ) لها نفس نسبة الكتلة إلى الشحنة لأشعة الكاثود؛ ثم طبّق طريقته السابقة لتحديد شحنة الأيونات على الجسيمات الكهربائية السالبة المتولدة عن الأشعة فوق البنفسجية. [ 22 ] : 86 وبهذا الجمع بين الطريقتين، أثبت أن كتلة الإلكترون تساوي 0.0014 ضعف كتلة أيون الهيدروجين. [ 34 ] كانت هذه "الجسيمات" خفيفة للغاية ومع ذلك تحمل شحنة كبيرة لدرجة أن طومسون استنتج أنها لا بد أن تكون الجسيمات الأساسية للكهرباء، ولهذا السبب قرر علماء آخرون تسمية هذه "الجسيمات" بالإلكترونات، وذلك بناءً على اقتراح جورج جونستون ستوني عام 1894 لتسمية الوحدة الأساسية للشحنة الكهربائية. [ 35 ]
في عام ١٩٠٤، نشر طومسون بحثًا يصف نموذجًا جديدًا للذرة. [ ٣٦ ] تتواجد الإلكترونات داخل الذرات، وتنتقل من ذرة إلى أخرى في سلسلة بفعل التيار الكهربائي. عندما لا تتدفق الإلكترونات، يجب منطقيًا موازنة شحنتها السالبة بمصدر ما للشحنة الموجبة داخل الذرة لجعلها متعادلة كهربائيًا. ولعدم وجود أي فكرة عن مصدر هذه الشحنة الموجبة، اقترح طومسون مبدئيًا أن الشحنة الموجبة موجودة في كل مكان في الذرة، وأن الذرة كروية الشكل - كان هذا النموذج الرياضي الأبسط الذي يتوافق مع الأدلة المتاحة (أو انعدامها). [ ٣٧ ] من شأن توازن القوى الكهروستاتيكية أن يوزع الإلكترونات في جميع أنحاء هذه الكرة بطريقة متساوية تقريبًا. وأوضح طومسون كذلك أن الأيونات هي ذرات لديها فائض أو نقص في الإلكترونات. [ ٣٨ ]
يُعرف نموذج طومسون شعبيًا باسم نموذج بودنغ البرقوق ، استنادًا إلى فكرة أن الإلكترونات موزعة في جميع أنحاء كرة الشحنة الموجبة بنفس كثافة الزبيب في بودنغ البرقوق . لم يستخدم طومسون ولا زملاؤه هذا التشبيه قط، ويبدو أنه كان مجرد حيلة من حيل كتّاب العلوم الشعبية. [ 39 ] يوحي التشبيه بأن الكرة الموجبة تشبه مادة صلبة، لكن طومسون شبّهها بالهلام، إذ اقترح أن الإلكترونات تتحرك فيها وفق أنماط تحكمها القوى الكهروستاتيكية. [ 40 ] [ 41 ] : 257 كان التكهرب الموجب في نموذج طومسون مفهومًا مؤقتًا، كان يأمل أن يُفسَّر في نهاية المطاف ببعض ظواهر الإلكترونات. ومثل جميع النماذج الذرية في ذلك الوقت، كان نموذج طومسون غير مكتمل، إذ لم يستطع التنبؤ بأي من الخصائص المعروفة للذرة، مثل أطياف الانبعاث. [ 42 ]
في عام 1910، نشر روبرت أ. ميليكان وهارفي فليتشر نتائج تجربتهما باستخدام قطرة الزيت ، حيث قاما بعزل وقياس شحنة الإلكترون. [ 43 ] وأظهرت قياسات دقيقة على مدى عدة سنوات أن الشحنة تساوي -4.774 × 10⁻¹⁰ وحدة كهروسكونية . [ 44 ]
نماذج الكواكب
في أواخر القرن التاسع عشر، تضمنت التكهنات حول البنية المحتملة للذرة نماذج كوكبية ذات إلكترونات مشحونة تدور حولها. [ 45 ] : 35 واجهت هذه النماذج قيدًا هامًا. ففي عام 1897، أثبت جوزيف لارمور أن الشحنة المتسارعة تشع طاقة وفقًا للديناميكا الكهربائية الكلاسيكية، وهي نتيجة تُعرف بصيغة لارمور . ونظرًا لأن الإلكترونات المُجبرة على البقاء في مداراتها تتسارع باستمرار، فإنها ستكون غير مستقرة ميكانيكيًا. لاحظ لارمور أن التأثير الكهرومغناطيسي لعدة إلكترونات، مرتبة بشكل مناسب، سيلغي بعضها بعضًا. ولذلك، احتاجت النماذج الذرية اللاحقة القائمة على الديناميكا الكهربائية الكلاسيكية إلى تبني مثل هذه الترتيبات الخاصة متعددة الإلكترونات. [ 46 ] : 113
في عام 1903، تحدّى هانتارو ناغاوكا نموذج طومسون "بودنغ البرقوقي" بنموذج "زحل" الذي يتميز بمركز ذري ضخم ذي شحنة موجبة تعادل 10000 ضعف شحنة الإلكترون، محاطًا بإلكترونات في حلقات مماثلة لحلقات زحل . وقد نوقش النموذج على نطاق واسع، بما في ذلك دراسة مفصلة لجورج شوت زعم فيها أنه فشل في التنبؤ بدقة بالأطياف الذرية. وتخلى ناغاوكا نفسه عن هذا الاقتراح في عام 1908. [ 45 ] : 38
نموذج هاس الذري
في عام 1910، اقترح آرثر إريك هاس نموذجًا لذرة الهيدروجين مع إلكترون يدور على سطح كرة ذات شحنة موجبة. كان النموذج يشبه نموذج بودنغ البرقوق لثومسون، لكن هاس أضاف لمسة جديدة جذرية: فقد قيّد طاقة الوضع للإلكترون.، على كرة نصف قطرها a يساوي تردد مدار الإلكترون على الكرة f مضروبًا في ثابت بلانك : [ 22 ] : 197 حيث يمثل e شحنة الإلكترون والكرة. وقد جمع هاس هذا القيد مع معادلة توازن القوى. وتوازن قوة التجاذب بين الإلكترون والكرة قوة الطرد المركزي . حيث m هي كتلة الإلكترون. تربط هذه التركيبة نصف قطر الكرة بثابت بلانك: حلّ هاس ثابت بلانك باستخدام القيمة السائدة آنذاك لنصف قطر ذرة الهيدروجين. بعد ثلاث سنوات، استخدم بور معادلات مشابهة بتفسير مختلف. أخذ بور ثابت بلانك كقيمة معطاة واستخدم المعادلات للتنبؤ بنصف قطر الإلكترون الذي يدور في الحالة الأرضية لذرة الهيدروجين، a . تُعرف هذه القيمة الآن بنصف قطر بور . [ 22 ] : 197
نظرية نيكلسون الذرية
في عام 1911، نشر جون ويليام نيكلسون نموذجًا للذرة قائمًا على الديناميكا الكهربائية الكلاسيكية، على غرار نموذج "بودنغ البرقوق" لجيه جيه طومسون ، ولكن مع افتراض أن الإلكترونات السالبة تدور حول نواة موجبة الشحنة بدلًا من دورانها في كرة. ولتجنب الانهيار الفوري لهذا النظام، اشترط أن تأتي الإلكترونات في أزواج، بحيث يتطابق التسارع الدوراني لكل إلكترون عبر مداره. [ 47 ] : 163
طوّر نيكلسون نموذجه بناءً على تحليل الأطياف الفيزيائية الفلكية. [ 48 ] ربط ترددات خطوط الطيف المرصودة بمدارات الإلكترونات في ذراته. وقد ربط في هذا النموذج الزخم الزاوي المداري للإلكترون الذري بثابت بلانك. فبينما ركّز بلانك على كمّ من الطاقة، يرتبط كمّ الزخم الزاوي عند نيكلسون بتردد المدار. وقد أعطى هذا المفهوم الجديد ثابت بلانك معنىً ذريًا لأول مرة. [ 47 ] : 169
نادرًا ما يُناقش نموذج نيكلسون اليوم، لكنه أثّر بشكل كبير على نموذج بور الكمومي المهم للذرة. [ 45 ] : 42 كانت نتائج نيكلسون الطيفية متوافقة بشكل جيد مع التجربة، مما أجبر بور على معالجة هذه النتائج في نظريته اللاحقة. بحلول عام 1913، كان بور قد أثبت بالفعل، من خلال تحليل فقدان طاقة جسيمات ألفا، أن الهيدروجين يحتوي على إلكترون واحد فقط، وليس زوجًا متطابقًا كما هو مطلوب في نموذج نيكلسون. [ 22 ] : 195 في ورقته البحثية لعام 1913 حول الذرات، يستشهد بور بنيكلسون لاكتشافه أهمية الزخم الزاوي الكمومي للذرة. [ 49 ] يربط تكميم بور الانبعاث باختلافات مستويات طاقة الهيدروجين بدلاً من ارتباطه المباشر بالتردد المداري. [ 50 ]
اكتشاف النواة

في عام 1911، طعن أحد طلاب طومسون السابقين، إرنست رذرفورد ، في نموذجه المعروف باسم "بودنغ البرقوق" ، حيث قدم نموذجًا جديدًا لتفسير البيانات التجريبية الحديثة. اقترح النموذج الجديد مركزًا مركزيًا للشحنة والكتلة، والذي أُطلق عليه لاحقًا اسم نواة الذرة . [ 41 ] : 296
بدأ إرنست رذرفورد وزميلاه هانز جايجر وإرنست مارسدن يشكّون في نموذج طومسون بعد أن واجهوا صعوباتٍ أثناء محاولتهم بناء جهاز لقياس نسبة الشحنة إلى الكتلة لجسيمات ألفا (وهي جسيمات موجبة الشحنة تنبعث من بعض المواد المشعة مثل الراديوم ). فقد كانت جسيمات ألفا تتشتت بفعل الهواء في حجرة الكشف، مما جعل القياسات غير موثوقة. وكان طومسون قد واجه مشكلة مماثلة في عمله على أشعة الكاثود، والتي حلّها بإنشاء فراغ شبه مثالي في أجهزته. لم يعتقد رذرفورد أنه سيواجه هذه المشكلة نفسها لأن جسيمات ألفا عادةً ما تمتلك زخمًا أكبر بكثير من الإلكترونات. ووفقًا لنموذج طومسون للذرة، فإن الشحنة الموجبة في الذرة ليست مركزة بما يكفي لإنتاج مجال كهربائي قوي بما يكفي لحرف جسيم ألفا. ومع ذلك، كان هناك تشتت، لذلك قرر رذرفورد وزملاؤه دراسة هذا التشتت بعناية. [ 51 ] : 64
بين عامي 1908 و1913، أجرى رذرفورد وزملاؤه سلسلة من التجارب قذفوا فيها رقائق معدنية رقيقة بحزمة من جسيمات ألفا. ولاحظوا انحراف جسيمات ألفا بزوايا أكبر من 90 درجة. ووفقًا لنموذج طومسون، كان من المفترض أن تمر جميع جسيمات ألفا بانحراف ضئيل. استنتج رذرفورد أن الشحنة الموجبة للذرة لا تتوزع في جميع أنحاء حجمها كما اعتقد طومسون، بل تتركز في نواة صغيرة في المركز. تحمل هذه النواة أيضًا معظم كتلة الذرة. هذا التركيز الشديد للشحنة، المدعوم بكتلتها الكبيرة، هو وحده القادر على توليد مجال كهربائي قوي بما يكفي لانحراف جسيمات ألفا كما لوحظ. [ 51 ] لم يلقَ نموذج رذرفورد، المدعوم أساسًا ببيانات تشتت غير مألوفة لكثير من العلماء، رواجًا إلا بعد انضمام نيلز بور إلى مختبر رذرفورد وتطويره نموذجًا جديدًا للإلكترونات. [ 41 ] : 304
تنبأ نموذج رذرفورد بأن تشتت جسيمات ألفا يتناسب طرديًا مع مربع الشحنة الذرية. واعتمد جايجر ومارسدن في تحليلهما على تحديد الشحنة بنصف الوزن الذري لمادة الرقاقة (الذهب، الألومنيوم، إلخ). ولاحظ الفيزيائي الهاوي أنطونيوس فان دن بروك وجود علاقة أدق بين الشحنة والتسلسل العددي للعنصر وفقًا لأوزانه الذرية. وأصبح هذا التسلسل يُعرف بالعدد الذري ، وحل محل الوزن الذري في تنظيم الجدول الدوري . [ 52 ] [ 53 ]
اكتشاف النظائر
بالتزامن مع أعمال رذرفورد وجايجر ومارسدن، كان عالم الكيمياء الإشعاعية فريدريك سودي في جامعة غلاسكو يدرس المشكلات المتعلقة بالكيمياء في المواد المشعة. وكان سودي قد عمل مع رذرفورد على النشاط الإشعاعي في جامعة ماكجيل . [ 54 ] وبحلول عام 1910، تم تحديد حوالي 40 عنصرًا مشعًا مختلفًا، تُعرف بالعناصر المشعة ، بين اليورانيوم والرصاص، على الرغم من أن الجدول الدوري لا يسمح إلا بـ 11 عنصرًا. وقد باءت جميع محاولات عزل عنصري الميزوثوريوم أو الثوريوم X كيميائيًا عن الراديوم بالفشل. وخلص سودي إلى أن هذين العنصرين متطابقان كيميائيًا. وبناءً على اقتراح مارغريت تود ، أطلق سودي على هذه العناصر المتطابقة كيميائيًا اسم النظائر . [ 55 ] [ 56 ] : 3-5 في عام 1913، اكتشف سودي والمنظّر كازيميرز فايانس بشكل مستقل قانون الإزاحة ، الذي ينص على أن العنصر الذي يخضع لتحلل ألفا ينتج عنصرًا آخر يقع على بعد خانتين إلى اليسار في الجدول الدوري، وأن العنصر الذي يخضع لتحلل بيتا ينتج عنصرًا آخر يقع على بعد خانة واحدة إلى اليمين في الجدول الدوري. وقد مُنح سودي جائزة نوبل في الكيمياء عام 1921 لدراسته للنشاط الإشعاعي واكتشافه للنظائر. [ 57 ]

قبل عام 1919، لم تكن متاحة سوى الأوزان الذرية المتوسطة لعدد كبير جدًا من الذرات. في ذلك العام، بنى فرانسيس أستون أول مطياف كتلة ، وهو شكل مُحسَّن لجهاز بناه ج. ج. طومسون لقياس انحراف الذرات المشحونة إيجابيًا بفعل المجالات الكهربائية والمغناطيسية. تمكن أستون بعد ذلك من فصل نظائر العديد من العناصر الخفيفة ، بما في ذلك النيون .ني و 22اكتشف ني أستون أن النظائر تتطابق مع قاعدة الأعداد الصحيحة لويليام براوت : كتلة كل نظير هي مضاعف صحيح لكتلة الهيدروجين. [ 58 ] [ 59 ]
والجدير بالذكر أن الاستثناء الوحيد لقاعدة الأعداد الصحيحة هذه كان الهيدروجين نفسه، الذي بلغت كتلته 1.008. كانت الكتلة الزائدة ضئيلة، لكنها تجاوزت بكثير حدود عدم اليقين التجريبي. أدرك أستون وآخرون أن هذا الاختلاف يعود إلى طاقة الربط بين الذرات. فعندما ترتبط عدة ذرات هيدروجين لتكوين ذرة واحدة، يجب أن تكون طاقة تلك الذرة أقل من مجموع طاقات ذرات الهيدروجين المنفصلة. ووفقًا لمبدأ تكافؤ الكتلة والطاقة ، فإن هذه الطاقة المفقودة تعني أن الكتلة الذرية ستكون أقل بقليل من مجموع كتل مكوناتها. [ 59 ] وقد فاز أستون بجائزة نوبل في الكيمياء عام 1922 لاكتشافه النظائر في عدد كبير من العناصر غير المشعة، ولصياغته لقاعدة الأعداد الصحيحة. [ 60 ]
العدد الذري
قبل عام 1913، التزم الكيميائيون بمبدأ مندليف القائل بأن الخصائص الكيميائية تُستمد من الوزن الذري. مع ذلك، لم تتوافق عدة مواقع في الجدول الدوري مع هذا المفهوم. على سبيل المثال ، بدا أن الكوبالت والنيكل معكوسان. [ 61 ] : 82 كما بُذلت محاولات لفهم العلاقة بين الكتلة الذرية والشحنة النووية. عرف رذرفورد من تجاربه في مختبره أن الهيليوم يجب أن تكون له شحنة نووية تساوي 2 وكتلة تساوي 4؛ وكان من المتوقع أن تنطبق هذه النسبة 1:2 على جميع العناصر. في عام 1913، افترض أنطونيوس فان دن بروك أن الجدول الدوري يجب أن يُنظم حسب الشحنة، التي يُرمز لها بـ Z ، وليس الكتلة الذرية، وأن Z لا تساوي نصف الوزن الذري للعناصر تمامًا. [ 22 ] : 228 وقد حل هذا الافتراض مشكلة الكوبالت والنيكل. أدى وضع الكوبالت (Z=27، كتلته 58.97) قبل النيكل الأثقل (Z=28، كتلته 58.68) إلى الترتيب المتوقع وفقًا للسلوك الكيميائي. [ 62 ] : 180
في عامي 1913-1914، اختبر موزلي فرضية بروك تجريبيًا باستخدام مطيافية الأشعة السينية . ووجد أن أشد خطوط الطول الموجي القصير كثافةً في طيف الأشعة السينية لعنصر معين، والمعروف بخط ألفا-ك ، يرتبط بشحنة العنصر - أي عدده الذري Z. [ 63 ] كما وجد موزلي أن ترددات الإشعاع ترتبط بشكل بسيط بالعدد الذري للعناصر لعدد كبير منها . [ 64 ] [ 62 ] : 181
نموذج بور

استنتج رذرفورد وجود نواة الذرة من خلال تجاربه، لكنه لم يُقدّم أي تفسير لكيفية ترتيب الإلكترونات حولها. في عام ١٩١٢، انضم نيلز بور إلى مختبر رذرفورد وبدأ عمله على نموذج كمومي للذرة. [ ٢٢ ] : ١٩
افترض ماكس بلانك عام 1900 وألبرت أينشتاين عام 1905 أن طاقة الضوء تُنبعث أو تُمتص بكميات منفصلة تُعرف باسم الكمات (المفرد: كم ). أدى ذلك إلى سلسلة من النماذج الذرية ذات بعض الجوانب الكمومية، مثل نموذج آرثر إريك هاس عام 1910 [ 22 ] : 197، ونموذج جون ويليام نيكلسون الذري عام 1912 ذي الزخم الزاوي الكمومي h /2π . [ 65 ] [ 66 ] والأهم من ذلك، أن نيكلسون نجح في محاكاة خطوط الطيف الذري، وهو تحدٍّ كان على نموذج بور التغلب عليه أيضًا. [ 50 ] عندما علم بور من صديق له بصيغة بالمر المختصرة لبيانات خطوط الطيف، أدرك بور سريعًا أن نموذجه سيطابقها بالتفصيل. [ 47 ] : 178
في عام 1913، نشر بور ثلاث أوراق بحثية طوّر فيها نموذجه للذرة استنادًا إلى فرضيتين: 1) لا يمكن للإلكترون أن يغير حالته إلا عبر " قفزات كمومية "، و2) تتوافق هذه القفزة مع انبعاث ضوء وفقًا لعلاقة بلانك . [ 22 ] : 199 [ 67 ] وبناءً على هاتين الفرضيتين، أصبح عدم استقرار النماذج القديمة غير ذي صلة، واعتُبرت الديناميكا الكهربائية الكلاسيكية لماكسويل غير صالحة. [ 22 ] : 199 وباستخدام المدارات الدائرية للتبسيط، استطاع بور اشتقاق صيغة بالمر الطيفية. احتوت صيغة بالمر على ثابت يُعرف الآن بثابت ريدبيرغ، وقيمته معروفة فقط من خلال مطابقة النتائج التجريبية. قدّم بور اشتقاقًا قائمًا على نموذج ذري، وهي نتيجة اعتُبرت دليلًا جوهريًا لصالح نموذجه. [ 68 ] : 62 كما استخدم بور النموذج لوصف بنية الجدول الدوري وجوانب الروابط الكيميائية. أدت هذه النتائج مجتمعةً إلى قبول نموذج بور على نطاق واسع بحلول نهاية عام 1915. [ 68 ] : 91
لم يكن نموذج بور مثاليًا. فقد اقتصر على التنبؤ بخطوط طيف الهيدروجين، دون تلك الخاصة بالذرات متعددة الإلكترونات. [ 69 ] والأسوأ من ذلك، أنه لم يستطع تفسير جميع خصائص طيف الهيدروجين: فمع تطور تقنيات التحليل الطيفي ، اكتُشف أن تطبيق مجال مغناطيسي يؤدي إلى تضاعف خطوط الطيف بطريقة لم يستطع نموذج بور تفسيرها. في عام 1916، أضاف أرنولد سومرفيلد مدارات إهليلجية إلى نموذج بور لتفسير خطوط الانبعاث الإضافية، لكن هذا جعل النموذج صعب الاستخدام للغاية، ولم يستطع مع ذلك تفسير الذرات الأكثر تعقيدًا. [ 70 ] [ 71 ]
اكتشاف البروتون
في عام 1815، لاحظ ويليام براوت أن الأوزان الذرية للعناصر المعروفة هي مضاعفات للوزن الذري للهيدروجين، فافترض أن جميع الذرات عبارة عن تجمعات من الهيدروجين، وهو جسيم أطلق عليه اسم "البروتيل". وقد وُضعت فرضية براوت موضع شك عندما تبين أن بعض العناصر تنحرف عن هذا النمط - على سبيل المثال، يبلغ متوسط وزن ذرات الكلور 35.45 دالتون - ولكن عندما تم اكتشاف النظائر في عام 1913، حظيت ملاحظة براوت باهتمام متجدد. [ 42 ]
في عام 1917، قام رذرفورد بقصف غاز النيتروجين بجسيمات ألفا ولاحظ انبعاث أيونات الهيدروجين من الغاز. واستنتج رذرفورد أن جسيمات ألفا اصطدمت بنوى ذرات النيتروجين، مما أدى إلى انفصال أيونات الهيدروجين. [ 72 ] [ 73 ]
قادت هذه الملاحظات رذرفورد إلى استنتاج أن نواة الهيدروجين جسيم منفرد ذو شحنة موجبة تساوي الشحنة السالبة للإلكترون. وقد اقترح رذرفورد اسم "البروتون" في اجتماع غير رسمي لزملائه الفيزيائيين في كارديف عام 1920. [ 74 ]
وُجد أن عدد الشحنة النووية يساوي ترتيب العنصر في الجدول الدوري. وبذلك، وفّر عدد الشحنة النووية طريقةً بسيطةً وواضحةً لتمييز العناصر الكيميائية عن بعضها، على عكس تعريف لافوازييه الكلاسيكي للعنصر الكيميائي بأنه مادة لا يمكن تجزئتها إلى مواد أبسط عن طريق التفاعلات الكيميائية. ومنذ ذلك الحين، أصبح يُشار إلى عدد الشحنة أو عدد البروتونات بالعدد الذري للعنصر. وفي عام 1923، أعلنت اللجنة الدولية للعناصر الكيميائية رسميًا أن العدد الذري هو السمة المميزة للعنصر الكيميائي. [ 75 ]
ابتداءً من عام 1913 تقريبًا، أدى مفهوم انبعاث جسيمات ألفا من نواة الذرة إلى فكرة وجود هذه الجسيمات داخل النواة. عندما لاحظ فان دن بروك أن بيانات تشتت جسيمات ألفا عبر العناصر المختلفة تتبع العدد الذري وليس الوزن الذري، استنتج أن النواة لا بد أن تحتوي أيضًا على إلكترونات. شكلت "فرضية الإلكترون النووي" هذه أساس النماذج الأولى للفيزياء النووية. وقد استطاعت تفسير استقرار جسيمات ألفا والمتزامرات المكتشفة حديثًا آنذاك. غذّت هذه الفرضية العديد من النماذج التي تصوّر النواة كمزيج من البروتونات والإلكترونات قبل أن يتم دحضها نهائيًا عند اكتشاف النيوترون. [ 76 ] : 19
نماذج ميكانيكا الكم

في عام ١٩٢٤، اقترح لويس دي بروي أن جميع الجسيمات، وخاصة الجسيمات دون الذرية كالإلكترونات، لها موجة مصاحبة. وقد طور إرفين شرودنغر ، الذي انبهر بهذه الفكرة، معادلة [ ٧٧ ] تصف الإلكترون كدالة موجية بدلاً من كونه نقطة. تنبأ هذا النهج بالعديد من الظواهر الطيفية التي عجز نموذج بور عن تفسيرها، ولكنه كان صعب التصور، وواجه معارضة. [ ٧٨ ] اقترح أحد منتقديه، ماكس بورن ، بدلاً من ذلك أن دالة شرودنغر الموجية لا تصف الامتداد الفيزيائي للإلكترون (مثل توزيع الشحنة في الكهرومغناطيسية الكلاسيكية)، بل تعطي احتمال وجود الإلكترون، عند قياسه، في نقطة معينة. [ ٧٩ ] وقد وفّق هذا بين فكرتي الإلكترونات الموجية والجسيمية: فسلوك الإلكترون، أو أي كيان دون ذري آخر، له جوانب موجية وجسيمية ، ويعتمد رصد أحد الجانبين على التجربة. [ 80 ]
استبدل نموذج شرودنغر الموجي للهيدروجين مدارات بور الدائرية بمدارات ذرية تُعطي فقط احتمالية وجود الإلكترون في مواقع حول النواة. تتخذ المدارات أشكالًا متنوعة تبعًا لمستوى طاقتها وعزمها الزاوي . [ 81 ] تُحدد أشكال المدارات الذرية بحل معادلة شرودنغر. [ 82 ] تُعرف حلول تحليلية لمعادلة شرودنغر لذرة الهيدروجين والذرات الشبيهة بالهيدروجين، مثل أيون الهيدروجين الجزيئي . [ 83 ] بدءًا من ذرة الهيليوم - التي تحتوي على إلكترونين فقط - تُستخدم الطرق العددية لحل معادلة شرودنغر. [ 84 ]
من الناحية النوعية، يشبه شكل المدارات الذرية للذرات متعددة الإلكترونات حالات ذرة الهيدروجين. وينص مبدأ باولي على توزيع هذه الإلكترونات داخل المدارات الذرية بحيث لا يُخصص أكثر من إلكترونين لأي مدار واحد؛ ويؤثر هذا الشرط بشكل كبير على الخصائص الذرية، وفي نهاية المطاف على ترابط الذرات لتكوين الجزيئات. [ 85 ] : 182
اكتشاف النيوترون
اعتقد الفيزيائيون في عشرينيات القرن العشرين أن نواة الذرة تحتوي على بروتونات بالإضافة إلى عدد من "الإلكترونات النووية" التي تُقلل الشحنة الكلية. وكانت هذه "الإلكترونات النووية" مُختلفة عن الإلكترونات التي تدور حول النواة. هذه الفرضية الخاطئة كانت ستُفسر سبب كون الأعداد الذرية للعناصر أقل من أوزانها الذرية، وسبب انبعاث الإلكترونات ( إشعاع بيتا ) من العناصر المشعة أثناء عملية التحلل النووي. حتى أن رذرفورد افترض أن بروتونًا وإلكترونًا يُمكن أن يرتبطا معًا بقوة لتكوين "ثنائي متعادل". وكتب رذرفورد أن وجود مثل هذه "الثنائيات المتعادلة" التي تتحرك بحرية في الفضاء سيُقدم تفسيرًا أكثر منطقية لكيفية تكوّن العناصر الأثقل في نشأة الكون، نظرًا لصعوبة اندماج بروتون منفرد مع نواة ذرية كبيرة بسبب المجال الكهربائي التنافري. [ 86 ]
في عام ١٩٢٨، لاحظ والتر بوث أن البريليوم يُصدر إشعاعًا عالي النفاذية ومتعادلًا كهربائيًا عند قصفه بجسيمات ألفا. لاحقًا، اكتُشف أن هذا الإشعاع قادر على انتزاع ذرات الهيدروجين من شمع البارافين . في البداية، اعتُقد أنه إشعاع غاما عالي الطاقة ، نظرًا لتأثير غاما المماثل على الإلكترونات في المعادن، لكن جيمس تشادويك وجد أن تأثير التأين كان أقوى من أن يُعزى إلى إشعاع كهرومغناطيسي، طالما أن الطاقة والزخم محفوظان في التفاعل. في عام ١٩٣٢، عرّض تشادويك عناصر مختلفة، مثل الهيدروجين والنيتروجين، لـ"إشعاع البريليوم" الغامض، ومن خلال قياس طاقات الجسيمات المشحونة المرتدة، استنتج أن الإشعاع يتكون في الواقع من جسيمات متعادلة كهربائيًا، لا يمكن أن تكون عديمة الكتلة كأشعة غاما، بل يجب أن تكون كتلتها مشابهة لكتلة البروتون. أطلق تشادويك على هذا الجسيم الجديد اسم "النيوترون"، واعتقد أنه ناتج عن اندماج بروتون وإلكترون، لأن كتلة النيوترون تُقارب كتلة البروتون، بينما تُعتبر كتلة الإلكترون ضئيلة للغاية بالمقارنة. [ 87 ] قبل نهاية عام 1932، طعن ديمتري إيفانينكو في هذا النموذج ، مقترحًا أن النيوترون جسيم أولي. وقد أدى هذا النموذج في نهاية المطاف إلى النظرية الحديثة للنواة. [ 22 ] : 411
انظر أيضاً
مراجع
- ↑ فاينمان، آر بي ؛ لايتون، آر بي؛ ساندز، إم. (1963). محاضرات فاينمان في الفيزياء . المجلد 1. أديسون-ويسلي. ISBN 978-0-201-02116-5.
{{cite book}}عدم توافق رقم ISBN / التاريخ ( مساعدة ) "إذا ما فُنيت جميع المعارف العلمية في كارثة ما، باستثناء جملة واحدة [...] فما هي العبارة التي ستحتوي على أكبر قدر من المعلومات بأقل عدد من الكلمات؟ أعتقد أنها [...] أن كل الأشياء تتكون من ذرات - جسيمات صغيرة تتحرك في حركة دائمة، تتجاذب فيما بينها عندما تكون على مسافة قصيرة، ولكنها تتنافر عند انضغاطها معًا ..." - 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 بولمان، برنارد (1998). الذرة في تاريخ الفكر البشري . أكسفورد، إنجلترا: مطبعة جامعة أكسفورد. ص 31-33 . ISBN 978-0-19-515040-7أُرشف من المصدر الأصلي في 5 فبراير 2021. تم الاطلاع عليه في 25 أكتوبر 2020 .
- 1 2 أندرو ج. فان ميلسن (1960) [نُشر لأول مرة عام 1952]. من أتوموس إلى الذرة: تاريخ مفهوم الذرة . ترجمة هنري ج. كورين. منشورات دوفر. ISBN 0-486-49584-1.
{{cite book}}عدم توافق رقم ISBN / التاريخ ( مساعدة ) - 1 2 3 4 ويتاكر، إدموند ت. (1989). تاريخ نظريات الأثير والكهرباء. 1: النظريات الكلاسيكية (طبعة مُعاد طباعتها ). نيويورك: دار نشر دوفر. ISBN 978-0-486-26126-3.
- ↑ "قانون النسب الثابتة | الكيمياء" . موسوعة بريتانيكا . تم الاطلاع عليه بتاريخ 2020-09-03 .
- 1 2 دالتون (1808). نظام جديد للفلسفة الكيميائية ، المجلد 1، الصفحات 316-319
- 1 2 3 4 هدسون، جون (1992). تاريخ الكيمياء . بوسطن، ماساتشوستس: سبرينغر الولايات المتحدة. doi : 10.1007/978-1-4684-6441-2 . ISBN 978-1-4684-6443-6.
- ↑ دالتون، نقلاً عن إيدا فرويند (1904). دراسة التركيب الكيميائي . مطبعة جامعة كامبريدج.ص ٢٨٨: «لقد اخترتُ كلمة "ذرة" للدلالة على هذه الجسيمات النهائية بدلاً من "جسيم" أو "جزيء" أو أي مصطلح تصغيري آخر، لأنني أرى أنها أكثر تعبيراً؛ فهي تتضمن في جوهرها مفهوم عدم التجزئة، وهو ما لا تتضمنه المصطلحات الأخرى. قد يُقال، ربما، إنني أُوسِّع نطاق استخدامها عندما أتحدث عن الذرات المركبة؛ فعلى سبيل المثال، أُسمِّي جسيماً نهائياً من حمض الكربونيك ذرة مركبة. الآن، مع أن هذه الذرة قابلة للتجزئة، إلا أنها لا تُصبح حمض كربونيك، إذ تتحلل بهذه التجزئة إلى فحم وأكسجين. لذا أرى أنه لا يوجد تناقض في الحديث عن الذرات المركبة، وأن قصدي لا يُمكن إساءة فهمه.»
- ↑ أفوجادرو، أميديو (1811). "مقال عن طريقة تحديد الكتل النسبية للجزيئات الأولية للأجسام، والنسب التي تدخل بها في هذه المركبات" . مجلة الفيزياء . 73 : 58-76 .
- ^ أفوجادرو ، أميديو (1811). "Essai d'une manière de déterminer les الجماهير النسبية للجزيئات الأساسية للأجسام، والنسب حسب ما يدخل في هذه المجموعات" . جورنال دي فيزيك . 73 : 58 – 76.الترجمة الإنجليزية
- ↑ إيدا فرويند (1904). دراسة التركيب الكيميائي . مطبعة جامعة كامبريدج.
- ^ جان بابتيست دوماس (1836). Leçons sur la philosophie chimique [ دروس في الفلسفة الكيميائية ]. 285-287
- ↑ روك، آلان ج. (1 يناير 1978). "الذرات ومكافئاتها: التطور المبكر لنظرية الذرة الكيميائية" . دراسات تاريخية في العلوم الفيزيائية . 9 : 225-263 . doi : 10.2307/27757379 . ISSN 0073-2672 . JSTOR 27757379 .
- ↑ كراغ، هيلج (2012). نيلز بور والذرة الكمومية: نموذج بور لبنية الذرة، 1913-1925 ( الطبعة الأولى). أكسفورد: مطبعة جامعة أكسفورد. ISBN 978-0-19-965498-7.
- ↑ سكوايرز، جوردون (1998). "فرانسيس أستون ومطياف الكتلة" . مجلة الجمعية الكيميائية، معاملات دالتون (23): 3893-3900 . doi : 10.1039/A804629H . ISSN 1364-5447 .
- 1 2 3 4 5 كراغ، هيلج (2002). "الذرة الدوامة: النظرية الفيكتورية لكل شيء" . القنطور . 44 ( 1– 2): 32– 114. دوى : 10.1034/j.1600-0498.2002.440102.x . ISSN 1600-0498 .
- ↑ هنري إنفيلد روسكو، كارل شورليمر (1895). رسالة في الكيمياء ، المجلد 3، الجزء 1، الصفحات 121-122
- ↑ هنري إنفيلد روسكو، كارل شورليمير (1895). رسالة في الكيمياء ، المجلد 3، الجزء 1، ص 121 : "إن نظرية الجذور ونظرية الأنواع قادرتان على تفسير العديد من حالات التماثل، ولكن لم يتم إلقاء ضوء واضح على هذا الموضوع إلا بعد أن تم ترسيخ مبدأ ربط الذرات."
- ↑ أدولف وورتز (1880). النظرية الذرية ، ص 291 : "بهذه الطريقة تتنبأ نظرية الذرية بعدد المتماكبات وتفسره وتحد منه؛ وقد وفرت عناصر أحد أعظم الإنجازات التي حققها العلم في العشرين عامًا الماضية. [...] لقد نجحت نظرية الذرية في معالجة المشكلة من خلال إدخال بيانات دقيقة في النقاش، والتي تم تأكيدها تجريبيًا في عدد كبير من الحالات."
- 1 2 سكيري، إريك ر. (2020). الجدول الدوري، تاريخه وأهميته (الطبعة الثانية ). نيويورك: مطبعة جامعة أكسفورد. ISBN 978-0-190-91436-3.
- ↑ بريتو، أنغماري؛ رودريغيز، ماريا أ.؛ نياز، منصور (2005). "إعادة بناء تطور الجدول الدوري استنادًا إلى تاريخ وفلسفة العلوم وآثاره على كتب الكيمياء العامة". مجلة أبحاث تدريس العلوم . 42 (1): 84-111 . Bibcode : 2005JRScT..42...84B . doi : 10.1002/tea.20044 .
- 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 بايس، أبراهام (2002). القيد الداخلي: المادة والقوى في العالم المادي (طبعة مُعاد طباعتها ). أكسفورد: مطبعة كلارندون [ua] ISBN 978-0-19-851997-3.
- 1 2 3 أوفينك، جوس (2007-01-01). "موجز أسس الفيزياء الإحصائية الكلاسيكية" . في: باترفيلد، جيريمي؛ إيرمان، جون (محرران). فلسفة الفيزياء . دليل فلسفة العلوم. أمستردام: نورث هولاند. ص 923-1074 . doi : 10.1016/b978-044451560-5/50012-9 . ISBN 978-0-444-51560-5.
- ↑ انظر:
- ماكسويل، جي سي (1860) "رسوم توضيحية للنظرية الديناميكية للغازات. الجزء الأول. حول حركات واصطدامات الكرات المرنة تمامًا"، المجلة الفلسفية ، السلسلة الرابعة، 19 : 19-32.
- ماكسويل، جي سي (1860) "رسوم توضيحية للنظرية الديناميكية للغازات. الجزء الثاني. حول عملية انتشار نوعين أو أكثر من الجسيمات المتحركة فيما بينها،" المجلة الفلسفية ، السلسلة الرابعة، 20 : 21-37.
- ^ ديلتيت ، روبرت (1999-04-01). "هيلم وبولتزمان: علم الطاقة في Lübeck Naturforscherversammlung" . توليف . 119 (1): 45-68 . دوى : 10.1023 / أ:1005287003138 . ردمك 1573-0964 .
- 1 2 بيرنشتاين، جيريمي (2006-10-01). "أينشتاين ووجود الذرات". المجلة الأمريكية للفيزياء . 74 (10): 863-872 . Bibcode : 2006AmJPh..74..863B . doi : 10.1119/1.2218357 . ISSN 0002-9505 .
- ↑ "جان باتيست بيرين - محاضرة نوبل - NobelPrize.org" . NobelPrize.org . مؤرشف من الأصل بتاريخ 24-06-2025 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 21-11-2025 .
- ↑ جان بيرين (1910) [1909]. الحركة البراونية والواقع الجزيئي . ترجمة ف. سودي. تايلور وفرانسيس.
- 1 2 3 يامبولسكي، يو ب.؛ بيناو، آي.؛ فريمان، بي دي، محرران. (2006). علم مواد الأغشية لفصل الغازات والأبخرة . تشيتشستر، إنجلترا؛ هوبوكين، نيوجيرسي: وايلي. ISBN 978-0-470-85345-0.
- 1 2 بريك، دونالد و. (1973). المناخل الجزيئية الزيوليتية: التركيب والكيمياء والاستخدام . نيويورك: وايلي. ISBN 978-0-471-09985-7.
- ↑ إسماعيل، أحمد فوزي؛ خولبي، كايلاش تشاندرا؛ ماتسورا، تاكيشي (2015). أغشية فصل الغازات: البوليمرية وغير العضوية . تشام: دار نشر سبرينغر الدولية. ص 14. ISBN 978-3-319-01095-3.
- ↑ ج. ج. طومسون (1897). "أشعة الكاثود" (ملف PDF) . المجلة الفلسفية . 44 (269): 293-316 . Bibcode : 1897LEDPM..44..293T . doi : 10.1080/14786449708621070 ."من هذه التحديدات نرى أن قيمة m/e مستقلة عن طبيعة الغاز، وأن قيمتها 10 −7 صغيرة جدًا مقارنة بالقيمة 10 −4 ، وهي أصغر قيمة معروفة لهذه الكمية سابقًا، وهي قيمة أيون الهيدروجين في التحليل الكهربائي."
- ↑ ج. ج. طومسون (1898). "حول شحنة الكهرباء التي تحملها الأيونات الناتجة عن أشعة رونتجن" . مجلة لندن وإدنبرة ودبلن الفلسفية ومجلة العلوم . 5. 46 (283): 528-545 . doi : 10.1080/14786449808621229 .
- ↑ ج. ج. طومسون (1899). "حول كتل الأيونات في الغازات عند الضغوط المنخفضة" . المجلة الفلسفية . 5. 48 (295): 547– 567."...يبلغ مقدار هذه الشحنة السالبة حوالي 6 × 10⁻¹⁰ وحدة كهروستاتيكية، وهو ما يعادل الشحنة الموجبة التي تحملها ذرة الهيدروجين في التحليل الكهربائي للمحاليل. [...] في الغازات عند الضغوط المنخفضة، ترتبط وحدات الشحنة الكهربائية السالبة هذه دائمًا بجزيئات ذات كتلة محددة. هذه الكتلة صغيرة للغاية، إذ تبلغ حوالي 1.4 × 10⁻³ من كتلة أيون الهيدروجين، وهي أصغر كتلة معروفة حتى الآن بأنها قادرة على الوجود بشكل منفصل. وبالتالي، فإن إنتاج الشحنة السالبة ينطوي على انقسام الذرة، كما لو أن شيئًا ما يُفصل من مجموعة ذرات كتلته أقل من كتلة ذرة واحدة."
- ↑ أولينيك، ريتشارد ب.؛ أبوستول، توم م.؛ غودستين، ديفيد ل. (26-12-1986). ما وراء الكون الميكانيكي: من الكهرباء إلى الفيزياء الحديثة . مطبعة جامعة كامبريدج. ص 435. ISBN 978-0-521-30430-6.
- ↑ ج. ج. طومسون (مارس 1904). "حول بنية الذرة: دراسة استقرار وفترات تذبذب عدد من الجسيمات المرتبة على مسافات متساوية حول محيط دائرة؛ مع تطبيق النتائج على نظرية البنية الذرية" . المجلة الفلسفية . السلسلة السادسة. 7 (39): 237-265 . doi : 10.1080/14786440409463107 . مؤرشف (PDF) من الأصل بتاريخ 9 أكتوبر 2022.
- ↑ جي جي طومسون (1907). النظرية الجسيمية للمادة ، ص 103: "في غياب المعرفة الدقيقة بطبيعة الطريقة التي تحدث بها الكهرباء الموجبة في الذرة، سننظر في حالة يتم فيها توزيع الكهرباء الموجبة بالطريقة الأكثر ملاءمة للحساب الرياضي، أي عندما تحدث على شكل كرة ذات كثافة منتظمة، تتوزع فيها الجسيمات."
- ↑ ج. ج. طومسون (1907). في النظرية الجسيمية للمادة ، ص 26: "إن أبسط تفسير لهذه النتائج هو أن الأيونات الموجبة هي ذرات أو مجموعات ذرات لعناصر مختلفة أُزيل منها جسيم واحد أو أكثر. في الواقع، تُعد الجسيمات هي الوسائل التي تُنقل بها الكهرباء من جسم إلى آخر، فالجسم المشحون إيجابياً يختلف عن الجسم نفسه عندما يكون غير مشحون بفقدانه بعض جسيماته، بينما الجسم المشحون سلبياً يحتوي على جسيمات أكثر من الجسم غير المشحون."
- ↑ جيورا هون؛ برنارد ر. غولدشتاين (2013). "نموذج جي جي طومسون الذري على شكل حلوى البرقوق: صناعة أسطورة علمية" . حوليات الفيزياء . 525 ( 8-9 ): A129- A133. Bibcode : 2013AnP...525A.129H . doi : 10.1002/andp.201300732 .
- ↑ في رسالةٍ إلى أوليفر لودج بتاريخ 11 أبريل 1904، نقلها ديفيس وفالكونر (1997)، كتب جيه جيه طومسون: "فيما يتعلق بالكهرباء الموجبة، اعتدتُ على استخدام تشبيهٍ بسيطٍ لسائلٍ ذي تماسكٍ كافٍ لمنعه من التفتت بفعل تنافره الذاتي. ومع ذلك، فقد حاولتُ دائمًا إبقاء المفهوم الفيزيائي للكهرباء الموجبة في الخلفية، لأنني كنتُ دائمًا آمل (لم يتحقق بعد) في الاستغناء عن الكهرباء الموجبة ككيانٍ منفصل، واستبدالها بإحدى خصائص الجسيمات."
- 1 2 3 هيلبرون، جون ل. (1968). "تشتت جسيمات ألفا وبيتا وذرة رذرفورد". أرشيف تاريخ العلوم الدقيقة . 4 (4): 247-307 . doi : 10.1007/BF00411591 . ISSN 0003-9519 . JSTOR 41133273 .
- 1 2 كراغ، هيلج (أكتوبر 2010). "قبل بور: نظريات التركيب الذري 1850-1913" (ملف PDF) . ريبوس: منشورات بحثية في دراسات العلوم، 10. تاريخ الاسترجاع: 29 نوفمبر 2024 .
- ↑ بيري، مايكل ف. (مايو 2007). "تذكر تجربة قطرة الزيت". فيزياء اليوم . 60 (5): 56. Bibcode : 2007PhT....60e..56P . doi : 10.1063/1.2743125 . S2CID 162256936 .
- ↑ فليتشر، هارفي (1982-06-01). "عملي مع ميليكان على تجربة قطرة الزيت". فيزياء اليوم . 35 (6): 43-47 . Bibcode : 1982PhT....35f..43F . doi : 10.1063/1.2915126 . ISSN 0031-9228 .
- 1 2 3 هيلج كراغ (أكتوبر 2010). قبل بور: نظريات التركيب الذري 1850-1913 . ريبوس: منشورات بحثية في دراسات العلوم 10. آرهوس: مركز دراسات العلوم، جامعة آرهوس.
- ↑ ويتون، بروس ر. (1992). النمر والقرش: الجذور التجريبية لازدواجية الموجة والجسيم (الطبعة الأولى، طبعة ورقية، طبعة معاد طباعتها). كامبريدج: مطبعة جامعة كامبريدج. ISBN 978-0-521-35892-7.
- 1 2 3 ماكورماك، راسل (1 يناير 1966). " النظرية الذرية لجون ويليام نيكلسون". أرشيف تاريخ العلوم الدقيقة . 3 (2): 160-184 . doi : 10.1007/BF00357268 . JSTOR 41133258. S2CID 120797894 .
- ↑ نيكلسون، جيه دبليو (14 يونيو 1912). "بنية الهالة الشمسية. 11" . الإشعارات الشهرية للجمعية الفلكية الملكية . 72 (8). مطبعة جامعة أكسفورد: 677-693 . doi : 10.1093/mnras/72.8.677 . ISSN 0035-8711 .
- ↑ بور، ن. (يوليو 1913). "أولاً: في تركيب الذرات والجزيئات" . مجلة لندن وإدنبرة ودبلن الفلسفية ومجلة العلوم . 26 (151): 1-25 . Bibcode : 1913PMag...26....1B . doi : 10.1080/14786441308634955 .
- 1 2 هيلبرون، جون ل . (يونيو 2013). "الطريق إلى الذرة الكمومية". مجلة نيتشر . 498 (7452): 27-30 . doi : 10.1038/498027a . PMID 23739408. S2CID 4355108 .
- 1 2 هيلبرون، جون ل. (2003). إرنست رذرفورد: وانفجار الذرات . سلسلة صور أكسفورد في العلوم. كاري: مطبعة جامعة أكسفورد. ISBN 978-0-19-512378-4.
- ↑ إريك سكيري (6 مارس 2017). "الفجوة بين الكيمياء وفلسفة الكيمياء، بين الماضي والحاضر". الكيمياء البنيوية . 28 (5): 1599-1605 . Bibcode : 2017StrCh..28.1599S . doi : 10.1007/s11224-017-0948-5 .
- ↑ فان دير بروك، أ. (1913-11-01). "الشحنة داخل الذرة" . مجلة نيتشر . 92 (2300): 372-373 . رمز Bibcode : 1913Natur..92..372V . doi : 10.1038/092372c0 . ISSN 0028-0836 . مؤرشف من الأصل في 2024-12-03 . تم الاطلاع عليه في 2024-11-29 .
{{cite journal}}: CS1 maint: bot: حالة عنوان URL الأصلي غير معروفة ( رابط ) - ↑ "جائزة نوبل في الكيمياء 1921 - السيرة الذاتية لفريدريك سودي" . Nobelprize.org . تم الاطلاع عليه بتاريخ 5 سبتمبر 2019 .
- ↑ فليك، ألكسندر (يناير 1997). "فريدريك سودي، 1877-1956" . مذكرات السيرة الذاتية لزملاء الجمعية الملكية . 3 : 203-216 . doi : 10.1098/rsbm.1957.0014 .
- ↑ تشوبين، غريغوري؛ ليليينزين، يان-أولوف؛ ريدبيرغ، يان (2013)، الكيمياء الإشعاعية والكيمياء النووية (الطبعة الرابعة )، دار النشر الأكاديمية، رقم ISBN 978-0-12-405897-2
- ↑ "جائزة نوبل في الكيمياء 1921: فريدريك سودي - سيرة ذاتية" . Nobelprize.org . تم الاطلاع عليه بتاريخ 16 مارس 2014 .
- ↑ أستون، فرانسيس ويليام. أطياف الكتلة والنظائر. لندن: إدوارد أرنولد، 1942.
- 1 2 سكوايرز، جوردون (1998). "فرانسيس أستون ومطياف الكتلة". معاملات دالتون (23): 3893-3900 . doi : 10.1039/a804629h .
- ↑ "جائزة نوبل في الكيمياء 1922: فرانسيس دبليو أستون - سيرة ذاتية" . Nobelprize.org . تم الاطلاع عليه بتاريخ 18 نوفمبر 2017 .
- ↑ هيلبرون، جيه إل (1974). إتش جي جيه موزلي: حياة ورسائل عالم فيزياء إنجليزي، 1887-1915 . مطبعة جامعة كاليفورنيا. ISBN 0-520-02375-7.
- 1 2 أبراهام بايس (1991). زمن نيلز بور: في الفيزياء والفلسفة والسياسة . مطبعة جامعة أكسفورد. ISBN 0-19-852049-2.
- ↑ إجدل، راسل ج.؛ بروتون، إليزابيث (18 سبتمبر 2020). "هنري موزلي، مطيافية الأشعة السينية والجدول الدوري" . المعاملات الفلسفية للجمعية الملكية أ: العلوم الرياضية والفيزيائية والهندسية . 378 (2180) 20190302. رمز Bibcode : 2020RSPTA.37890302E . doi : 10.1098/rsta.2019.0302 . ISSN 1364-503X . PMID 32811359 .
- ↑ موسلي، هنري جي جي (1913). "أطياف الترددات العالية للعناصر" . المجلة الفلسفية . 26 (156): 1024-1034 . doi : 10.1080/14786441308635052 .
- ^ جي دبليو نيكلسون، شهر. لا. روي. أستر. شركة نفط الجنوب. lxxxii. ص 49130، 677، 693، 729 (1912).
- ↑ ماكورماك، راسل (1966). "النظرية الذرية لجون ويليام نيكلسون" . أرشيف تاريخ العلوم الدقيقة . 3 (2): 160-184 . doi : 10.1007/BF00357268 . ISSN 0003-9519 . JSTOR 41133258 .
- ↑ بور، نيلز (1913). "حول تركيب الذرات والجزيئات" (ملف PDF) . المجلة الفلسفية . 26 (153): 476-502 . رمز Bibcode : 1913PMag...26..476B . doi : 10.1080/14786441308634993 . مؤرشف (ملف PDF) من الأصل بتاريخ 2022-10-09.
- 1 2 كراغ ، هيلج (2012/05/17). نيلز بور والذرة الكمومية . مطبعة جامعة أكسفورد. دوى : 10.1093/acprof:oso/9780199654987.001.0001 . رقم ISBN 978-0-19-965498-7.
- ↑ كراغ، هيلج (1979). "نظرية نيلز بور الذرية الثانية". دراسات تاريخية في العلوم الفيزيائية . 10 : 123-186 . doi : 10.2307/27757389 . ISSN 0073-2672 . JSTOR 27757389 .
- ^ هنتشل، كلاوس (2009). "تأثير زيمان" . في جرينبرجر، دانيال؛ هنتشل، كلاوس؛ وينرت، فريدل (محرران). خلاصة فيزياء الكم . برلين، هايدلبرغ: سبرينغر برلين هايدلبرغ. ص 862 – 864. دوى : 10.1007 / 978-3-540-70626-7_241 . رقم ISBN 978-3-540-70622-9تم الاطلاع عليه بتاريخ 2023-02-08 .
- ↑ إيكرت، مايكل (أبريل 2014). "كيف وسّع سومرفيلد نموذج بور للذرة (1913-1916)" . المجلة الأوروبية للفيزياء H. 39 ( 2): 141-156 . Bibcode : 2014EPJH...39..141E . doi : 10.1140/epjh/e2013-40052-4 . ISSN 2102-6459 . S2CID 256006474 .
- ↑ روثرفورد، إرنست (1919). "تصادمات جسيمات ألفا مع الذرات الخفيفة. الجزء الرابع: تأثير شاذ في النيتروجين" . المجلة الفلسفية . 37 (222): 581. doi : 10.1080/14786440608635919 .
- ↑ تطور نظرية التركيب الذري (روذرفورد 1936). أعيد طبعه في كتاب "خلفية العلوم الحديثة: عشر محاضرات في كامبريدج نظمتها لجنة تاريخ العلوم عام 1936 " :"في عام 1919، أوضحتُ أنه عند قصف الذرات الخفيفة بجسيمات ألفا، يمكن تفكيكها بانبعاث بروتون، أو نواة هيدروجين. لذلك افترضنا أن البروتون لا بد أن يكون أحد الوحدات التي تتكون منها نوى الذرات الأخرى..."
- ↑ أورم ماسون (1921). "بنية الذرات" . مجلة لندن وإدنبرة ودبلن الفلسفية ومجلة العلوم . 41 (242): 281-285 . doi : 10.1080/14786442108636219 .حاشية بقلم إرنست رذرفورد: «عند كتابة هذه الورقة في أستراليا، لم يكن البروفيسور أورم ماسون على علم بأن اسم "بروتون" قد اقتُرح بالفعل كاسم مناسب لوحدة الكتلة التي تقارب 1، نسبةً إلى الأكسجين 16، والتي يبدو أنها تدخل في التركيب النووي للذرات. نوقشت مسألة الاسم المناسب لهذه الوحدة في اجتماع غير رسمي لعدد من أعضاء القسم (أ) من الجمعية البريطانية [لتقدم العلوم] في كارديف هذا العام. ذُكر اسم "بارون" الذي اقترحه البروفيسور ماسون، لكنه اعتُبر غير مناسب نظرًا لتعدد معانيه. في النهاية، حظي اسم "بروتون" بموافقة عامة، لا سيما أنه يُشير إلى المصطلح الأصلي "بروتيل" الذي أطلقه براوت في فرضيته المعروفة بأن جميع الذرات تتكون من الهيدروجين. لفت السير أوليفر لودج الانتباه إلى الحاجة إلى اسم خاص لوحدة الكتلة النووية التي تبلغ 1 في اجتماع القسم، ثم اقترح الكاتب اسم "بروتون".»
- ↑ هيلج كراغ (2000). "التغيرات المفاهيمية في الكيمياء: مفهوم العنصر الكيميائي، حوالي 1900-1925". دراسات في تاريخ وفلسفة العلوم، الجزء ب: دراسات في تاريخ وفلسفة الفيزياء الحديثة . 31 (4): 435-450 . Bibcode : 2000SHPMP..31..435K . doi : 10.1016/S1355-2198(00)00025-3 .
- ↑ ستوير، روجر هـ. (1983). "فرضية الإلكترون النووي". في: شيا، ويليام ر. (محرر). أوتو هان ونشأة الفيزياء النووية . دوردريخت: سبرينغر هولندا. doi : 10.1007/978-94-009-7133-2 . ISBN 978-94-009-7135-6.
- ^ شرودنغر، إروين (1926). “التكميم كمشكلة القيمة الذاتية”. أنالين دير فيزيك . 81 (18): 109– 139. بيب كود : 1926AnP...386..109S . دوى : 10.1002/andp.19263861802 .
- ↑ ماهانتي، سوبود. "إرفين شرودنغر: مؤسس ميكانيكا الموجة الكمومية" . مؤرشف من الأصل بتاريخ 17 أبريل 2009. تم الاطلاع عليه بتاريخ 1 أغسطس 2009 .
- ↑ ماهانتي، سوبود. "ماكس بورن: مؤسس شركة لاتيس داينامكس" . مؤرشف من الأصل بتاريخ 22 يناير 2009. تم الاطلاع عليه بتاريخ 1 أغسطس 2009 .
- ↑ غرينر، والتر (4 أكتوبر 2000). "ميكانيكا الكم: مقدمة" . سبرينغر. ISBN 978-3-540-67458-0تم الاطلاع عليه بتاريخ 14-06-2010 .
- ↑ ميلتون أورشين؛ روجر ماكومبر؛ آلان بينهاس؛ ر. ويلسون. "مفردات ومفاهيم الكيمياء العضوية، الطبعة الثانية" (ملف PDF) . مؤرشف (PDF) من الأصل بتاريخ 9 أكتوبر 2022. تم الاطلاع عليه بتاريخ 14 يونيو 2010 .
- ↑ زويباخ، بارتون (2022). إتقان أساسيات ميكانيكا الكم، النظرية والتطبيقات . كامبريدج: مطبعة معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا. الصفحات 281-305 . ISBN 978-0-262-36689-2. OCLC 1306066387 .
- ↑ غريفيه، جان فيليب (يناير 2002). "إعادة النظر في أيون الهيدروجين الجزيئي" . مجلة التعليم الكيميائي . 79 (1): 127. Bibcode : 2002JChEd..79..127G . doi : 10.1021/ed079p127 . ISSN 0021-9584 .
- ↑ ليفين، ف.س.؛ شيرتزر، ج. (1985-12-01). "حل العناصر المحدودة لمعادلة شرودنغر للحالة الأرضية للهيليوم" . مجلة Physical Review A. 32 ( 6): 3285–3290 . Bibcode : 1985PhRvA..32.3285L . doi : 10.1103/PhysRevA.32.3285 . ISSN 0556-2791 . PMID 9896495 .
- ↑ كاربلوس، مارتن، وريتشارد نيدهام بورتر. "الذرات والجزيئات؛ مقدمة لطلاب الكيمياء الفيزيائية." الذرات والجزيئات؛ مقدمة لطلاب الكيمياء الفيزيائية (1970).
- ↑ السير إي. رذرفورد (1920). "محاضرة بيكريان: التركيب النووي للذرات" . وقائع الجمعية الملكية في لندن. السلسلة أ . 97 (686): 374-400 . Bibcode : 1920RSPSA..97..374R . doi : 10.1098/rspa.1920.0040 .«في ظل ظروف معينة، قد يكون من الممكن للإلكترون أن يتحد بشكل أوثق مع نواة الهيدروجين، مكونًا نوعًا من الثنائي المتعادل. [...] يبدو وجود مثل هذه الذرات ضروريًا تقريبًا لتفسير تكوين أنوية العناصر الثقيلة؛ لأنه ما لم نفترض إنتاج جسيمات مشحونة بسرعات عالية جدًا، فمن الصعب تصور كيف يمكن لأي جسيم موجب الشحنة أن يصل إلى نواة ذرة ثقيلة في مواجهة مجالها التنافري الشديد.»
- ↑ تشادويك، جيمس (1932). "احتمالية وجود نيوترون" ( ملف PDF) . مجلة نيتشر . 129 (3252): 312. رمز Bibcode : 1932Natur.129Q.312C . doi : 10.1038/129312a0 . S2CID 4076465. مؤرشف (ملف PDF) من الأصل بتاريخ 2022-10-09.
للمزيد من القراءة
- ستانيسلاو كانيزارو (1858). مخطط لدورة في الفلسفة الكيميائية . نادي أليمبيك.
- جون دالتون (1808). نظام جديد للفلسفة الكيميائية المجلد 1 .
- جون دالتون (1817). نظام جديد للفلسفة الكيميائية المجلد 2 .
- جيه بي ميلينغتون (1906). جون دالتون . جيه إم دينت وشركاه (لندن)؛ إي بي داتون وشركاه (نيويورك).
- خاومي نافارو (2012). تاريخ الإلكترون: جيه جيه وجي بي طومسون . مطبعة جامعة كامبريدج. رقم ISBN 978-1-107-00522-8.
- ترستد، جينيفر (1999). لغز المادة . ماكميلان. ISBN 0-333-76002-6.
- تشارلز أدولف وورتز (1881) النظرية الذرية ، دي. أبليتون وشركاه، نيويورك.
- روك، آلان ج. (1984). الذرية الكيميائية في القرن التاسع عشر: من دالتون إلى كانيزارو . كولومبوس: مطبعة جامعة ولاية أوهايو. ISBN 978-0-8142-0360-6.
- توماس طومسون (1807). نظام الكيمياء: في خمسة مجلدات، المجلد 3. جون براون.
- توماس طومسون (1831). تاريخ الكيمياء، المجلد 2. هـ. كولبورن، و ر. بنتلي.
روابط خارجية
- نظرية الذرية بقلم إس. مارك كوهين.
- النظرية الذرية – معلومات مفصلة عن النظرية الذرية فيما يتعلق بالإلكترونات والكهرباء.
- محاضرات فاينمان في الفيزياء، المجلد الأول، الفصل الأول: الذرات في الحركة
- الفيزياء الذرية
- كمية المادة
- نظريات الكيمياء
- أساسيات الفيزياء الكمية
- الميكانيكا الإحصائية
