אטום

אטום

היחידה הקטנה ביותר של החומר ששומרת על תכונותיו של היסוד.

התפתחות מודל האטום

האטום על פי דמוקריטוס

הפילוסוף היווני דימוקרטוס הציע לפני 2400 שנה כי החומר מורכב מחלקים זעירים , בלתי נראים ואינם ניתנים לחלוקה שנקראים אטומים.

המדען הבריטי דלטון

המדען הבריטי גון דלטון תיאר את החומרים כעשויים מחלקיקים זעירים, הדומים לכדורי ביליארד שנקראים אטומים. האטומים אינם ניתנים לחלוקה ,האטומים של אותו יסוד זהים בתכונותיהם- גודל משקל ומסה. יסוד מורכב מסוג אחד של אטומים. אטומים מתרכבים עם אטומים אחרים ביחס מספרי פשוט וקבוע ויוצרים תרכובת למשל שלושה אטומי מימן מתרכבים עם אטום חנקן ויוצרים את מולקולת האמוניה.

המדען תומפסון

מדען הבריטי גוזף תומפסון(1897) הוא הראשון שגילה את האלקטרונים באטום הוא חקר את זרם החלקיקים שנפלט מקתודה ונע במהירות עצומה לאנודה במיכל מרוקן מאויר. הוא כינה חלקיקים אלה בשם אלקטרונים ומקובל לציינם בסימול -e ומצא שמטענם שלילי ומסת האלקטרון קטנה בהרבה ממסת אטום המימן ובכך הוא סתר את תיאור האטום כחלקיק צפיד שאינו ניתן לחלוקה.הוא הציע מודל שתיאר את האטומים ככדורית של חומר בעל מטען חיובי שהאלקטרונים צפים בתוכו כצימוקים בתוך פודינג. כותרת הקישור לתצוגה

המדען רתרפורד

בהמשך למחקריה של מירי קירי על הקרינה הרדיואקטיבית ביצע רתרפורד ניסוי שבו הכניס למיכל עופרת חומר רדיואקטיבי הפולט חלקיקי אלפא חלקיקים אלו פגעו בעלה זהב דק מאוד שהוצב במיכל מרוקן מאוויר ופנים המיכל עטופים בחומר פלואורסנטי, תוצאות הניסוי הראו שמרבית חלקיקי אלפא שנורו לעבר עלה הזהב חדרו ועברו אותו, חלק קטן מהחלקיקים הוסטו ממסלולם, וחלק מזערי חזר. המסקנות מהניסוי שהגרעין תופס נפח מזערי , מרבית נפח האטום הוא מרחב ריק , שבו נעים האלקטרונים במספר שווה למספר הפרוטונים בגרעין ,ולכן רוב חלקיקי אלפא חדרו דרך עלה הזהב.המטען החיובי מרוכז בגרעין ,ולכן החלקיקים החיוביים שפגעו בגרעין ,נדחו ממנו.מרבית מסת האטום מרוכזת בגרעין.

המשך התפתחות המודל

החלקיקים בעלי מטען חיובי נקראים פרוטונים, מספר הפרוטונים בגרעין האטום של יסוד נקרא המספר האטומי, בראשית המאה ה20 המציאו את ספקטרומטר המסות המשמש למדידת המסות של אטומים,כאשר החלו המדענים להשתמש בספקטרומטר המסות גילו שמסת האטום אינה יחסית למספר הפרוטונים, עלייה במספר הפרוטונים כרוכה בעליה גדולה יותר במסת האטום.כמו כן גילו שלא כל האטומים של אותו יסוד שווים במסתם למשל בדגימה של ניאון טהור נמצא שרוב האטומים הם בעלי מסה הגדולה בערך פי 20 ממסת אטום המימן.וגם, נמצאו גם אטומי ניאון שמסתם גדולה פי 21 ו22 ממסת אטום המימן בהתאמה . הגילוי הזה שאטומי אותו יסוד נבדלים זה מזה במסותיהם -איזוטופים- הביא להגדרה מחודשת למודל הגרעין שבגרעין נמצאים עוד חלקיקים בנוסף לפרוטונים ,חלקיקים אלה הם ניטרליים מבחינה חשמלית וכינו אותם בשם ניוטרונים ואין הם משפיעים על מטען הגרעין ומספר האלקטרונים אולם הם מגדילים מאוד את מסת הגרעין.

המדען בוהר

ב1924 פיתח המדען הניוזלנדי בוהר תיאוריה על מבנה האטום . במודל האטומי שלו ישנה סדרת מסלולים במרחקים שונים מהגרעין שבהן נמצאים האלקטרונים.

http://movilim.wiki.co.il/images/a/af/Atom-1-.jpg

מכניקת הקוונטים

מאוחר יותר התפתחה תיאורית מכניקת הקוונטים שטוענת שהתיאור של בוהר הוא פשטני מדי ולמעשה קליפת האלקטרונים היא בעצם אורביטל(ענו) שבו יש לכל אלקטרון הסתברויות שונות להמצא במקומות שונים.

מודל שמתאר את האטום

שים לב שהצפיפות של הנקודות בציור מייצגות את הסיכוי למציאת אלקטרונים באורביטלים השונים

קישורים נוספים

• הכר את האטום - יישום חביב ובסיסי המתאים לתלמידים בתחילת דרכם, לחיצה על יסוד בטבלה המחזורית, מראה, כמה פרוטים, ניוטרונים ואלקטרונים יש לו, מהו המספר האטומי ומהי המסה האטומית. כולל רמות אנרגיה בסיסיות.
• סקר היסטורי - מודל התפתחות האטום: סקר, המתאים לעבודה עצמית jigsaw של תלמידים, כולל שאלות (מכון וייצמן)