جرم اتمی وایزوتوپ ها

تعداد نوترونهای موجود در هسته بر جرم اتم تأثیر می گذارد اما خصوصیات شیمیایی آن نیست. بنابراین ، یک هسته با شش پروتون و شش نوترون دارای خواص شیمیایی یکسان با یک هسته با شش پروتون و هشت نوترون خواهد بود ، اگرچه دو توده متفاوت خواهند بود. گفته می شود هسته های با تعداد پروتونهای مشابه اما تعداد نوترونهای مختلف ایزوتوپهای یکدیگر هستند. تمام عناصر شیمیایی ایزوتوپ های زیادی دارند.

معمولاً با دادن مجموع تعداد پروتون ها و نوترون های موجود در هسته ، ایزوتوپ های مختلف را توصیف می کنیم – مقداری به نام اتمی عدد جرمی . در مثال بالا ، اتم اول کربن -۱۲ یا ۱۲ درجه سانتیگراد نامیده می شود (زیرا شش پروتون و شش نوترون دارد) ، در حالی که دوم کربن -۱۴ یا ۱۴ درجه سانتیگراد است.

جرم اتم ها بر حسب اندازه گیری می شوند واحد جرم اتمی، تعریف شده است که به ۱ / ۱۲ از جرم یک اتم کربن ۱۲ یا ۱٫۶۶۰۵۳۸۹۲۱ × ۱۰ -۲۴ گرم است. جرم یک اتم از جرم هسته به اضافه ی الکترون ها تشکیل شده است ، بنابراین واحد جرم اتمی دقیقاً برابر با جرم پروتون یا نوترون نیست .

دانشمندان از اواخر قرن ۱۹ می دانند که این الکترون دارای بار الکتریکی منفی است . ارزش این بار برای اولین بار توسط فیزیکدان آمریکایی رابرت میلکان بین سالهای ۱۹۰۹ و ۱۹۱۰ اندازه گیری شد . در آزمایش قطره روغن میلکان ، او قطرات روغن ریز را در یک محفظه حاوی غبار روغنی معلق کرد. وی با اندازه گیری میزان ریزش قطره روغن توانست وزن آنها را تعیین کند. قطره های روغنی که دارای بار الکتریکی هستند (به عنوان مثال با اصطکاک هنگام حرکت از طریق هوا) حاصل می شود و با اعمال نیروی الکتریکی می توانند کند شوند یا متوقف شوند . با مقایسه نیروی الکتریکی اعمال شده با تغییرات در حرکت، Millikan قادر به تعیین بار الکتریکی در هر قطره بود. بعد از اینکه قطره های زیادی را اندازه گرفت ، دریافت که اتهامات مربوط به همه آنها چند برابر ساده از یک عدد واحد است. این واحد اصلی شارژ بر روی الکترون بود و بارهای مختلف در مورد قطره های روغن مربوط به کسانی بود که دارای ۲ ، ۳ ، ۴ ، … الکترون اضافی روی آنها بودند. اتهام به وجود الکترون در حال حاضر پذیرفته می شود ۱٫۶۰۲۱۷۶۵۶۵ × ۱۰ -۱۹ کولن . برای این کار Millikan در سال ۱۹۲۳ برنده جایزه نوبل فیزیک شد.

بار در پروتون از نظر بزرگی برابر با الکترون است اما در علامت مخالف است – یعنی پروتون بار مثبت دارد. از آنجا که بار الکتریکی متضاد یکدیگر را جذب می کند ، بین الکترون ها و پروتون ها یک نیروی جذاب وجود دارد . این نیرو همان چیزی است که الکترون ها را در مدار خود در اطراف هسته نگه می دارد ، چیزی شبیه به راهی که گرانش زمین را در مدار خورشید نگه می دارد .

دارای یک الکترون جرم در حدود ۹٫۱۰۹۳۸۲۹۱۱ × ۱۰ -۲۸ گرم است. جرم پروتون یا نوترون حدود ۱۸۳۶ برابر بیشتر است. این توضیح می دهد که چرا جرم یک اتم در درجه اول توسط جرم پروتون ها و نوترون های موجود در هسته تعیین می شود.

الکترون خصوصیات ذاتی دیگری دارد. یکی از این موارد چرخش نام دارد . الکترون را می توان چیزی شبیه زمین دانست و به دور یک محور چرخش می چرخد. در حقیقت ، بیشتر ذرات ابتدایی این خاصیت را دارند. با این حال ، بر خلاف زمین ، آنها در دنیای زیر دریایی وجود دارند و طبق قوانین اداره می شوندمکانیک کوانتومی . بنابراین ، این ذرات نمی توانند به هیچ وجه دلخواه بچرخند ، بلکه فقط با سرعت خاص مشخص می شوند. این نرخ می تواند ۱ / ۲ ، ۱، ۳ / ۲ ، ۲، … بار یک واحد اساسی چرخش است. مانند پروتون و نوترون، الکترون اسپین ۱ / ۲ .

ذرات با چرخش نیم عدد صحیح ، فیزیکدان ایتالیایی آمریکایی ، انریکو فرمی ، که خصوصیات آنها را در نیمه اول قرن بیستم بررسی کرده است ، فرمیون نامیده می شوند . فرمیونها یک ویژگی مهم دارند که به توضیح چگونگی ترتیب قرار دادن الکترون ها در مدار خود و همچنین نحوه قرار گرفتن پروتون ها و نوترون ها در هسته کمک می کند. آنها مشمول این موارد هستنداصل محرومیت پائولی (نامگذاری شده برای فیزیکدان اتریشی ولفگانگ پائولی ) است که بیان می کند که هیچ دو فرمیون نمی توانند همان حالت را اشغال کنند – به عنوان مثال ، دو الکترون موجود در اتم هلیوم در صورت داشتن یک مدار یکسان باید دارای چرخش های مختلف باشند.

تحقیق درباره اتم از آنجا که می توان الکترون ریسندگی را به عنوان یک بار الکتریکی متحرک در نظر گرفت ، می توان الکترون ها را به عنوان الکترومغناطیس ریز تصور کرد . این بدان معنی است که مانند هر آهنربای دیگر ، یک الکترون با پیچاندن به حضور یک میدان مغناطیسی پاسخ می دهد . (به یک سوزن قطب نما فکر کنید که تحت تأثیر میدان مغناطیسی زمین به سمت شمال حرکت می کند.) این واقعیت معمولاً با بیان اینکه الکترون ها دارایگشتاور مغناطیسی . در فیزیک ، لحظه مغناطیسی قدرت یک میدان مغناطیسی را به گشتاور تجربه شده توسط یک جسم مغناطیسی مرتبط می کند. از آنجا که از اسپین ذاتی خود، الکترون یک لحظه مغناطیسی داده شده توسط -۹٫۲۸ × ۱۰ -۲۴ ژول در هر تسلا .

تحقیق درباره تاریخچه شناسایی اتم

تحقیق درباره اتم مواد متنوعی که روزانه در آزمایش و تجربه با آن روبه رو هستیم، متشکل از اتم‌های گسسته است.

وجود چنین ذراتی برای اولین بار توسط فیلسوفان یونانی مانند

دموکریتوس (Democritus) ، لئوسیپوس (Leucippus) و اپیکورینز (Epicureanism)

ولی بدون ارائه یک راه حل واقعی برای اثبات آن ، پیشنهاد شد.

سپس این مفهوم مسکوت ماند تا زمانیکه در قرن ۱۸ راجر بسکوویچ (Rudjer Boscovich)

آنرا احیاء نمود و بعد از آن توسط جان دالتون (John Dalton) در شیمی بکار برده شد.

راجر بوسویچ نظریه خود را بر مبنای مکانیک نیوتنی قرارداد و آنرا در سال ۱۷۵۸ تحت عنوان:

Theoria philosophiae naturalis redacta ad unicam legem virium in natura existentium

چاپ نمود.

براساس نظریه بوسویچ ، اتمها نقاط بی‌اسکلتی هستند که بسته به فاصله آنها از یکدیگر ،

نیروهای جذب کننده و دفع کننده بر یکدیگر وارد می‌کنند.

جان دالتون از نظریه اتمی برای توضیح چگونگی ترکیب گازها در نسبتهای ساده ، استفاده نمود.

در اثر تلاش آمندو آواگادرو (Amendo Avogadro) در قرن ۱۹، دانشمندان توانستند تفاوت میان اتم‌ها و مولکول‌ها را درک نمایند.

در عصر مدرن ، اتم‌ها ، بصورت تجربی مشاهده شدند.

تحقیق درباره اندازه اتم

اتم‌ها ، از طرق ساده ، قابل تفکیک نیستند، اما باور امروزه بر این است که اتم از ذرات کوچکتری تشکیل شده است. قطر یک اتم ، معمولا میان ۱۰pm تا ۱۰۰pm متفاوت است.

ذرات درونی اتم

در آزمایش‌ها مشخص گردید که اتم‌ها نیز خود از ذرات کوچکتری ساخته شده‌اند. در مرکز یک هسته کوچک مرکزی مثبت متشکل از ذرات هسته‌ای ( پروتون‌ها و نوترون‌ها ) و بقیه اتم فقط از پوسته‌های متموج الکترون تشکیل شده است. معمولا اتم‌های با تعداد مساوی الکترون و پروتون ، از نظر الکتریکی خنثی هستند.

طبقه‌بندی اتم‌ها

اتم‌ها عموما برحسب عدد اتمی که متناسب با تعداد پروتون‌های آن اتم می‌باشد، طبقه‌بندی می‌شوند. برای مثال ، اتم های کربن اتم‌هایی هستند که دارای شش پروتون می‌باشند. تمام اتم‌های با عدد اتمی مشابه ، دارای خصوصیات فیزیکی متنوع یکسان بوده و واکنش شیمیایی یکسان از خود نشان می‌دهند. انواع گوناگون اتم‌ها در جدول تناوبی لیست شده‌اند.

اتم‌های دارای عدد اتمی یکسان اما با جرم اتمی متفاوت (بعلت تعداد متفاوت نوترون‌های آنها) ، ایزوتوپ نامیده می‌شوند.

تحقیق درباره ساده‌ترین اتم

ساده‌ترین اتم ، اتم هیدروژن است که عدد اتمی یک دارد و دارای یک پروتون و یک الکترون می‌باشد. این اتم در بررسی موضوعات علمی ، خصوصا در اوایل شکل‌گیری نظریه کوانتوم ، بسیار مورد علاقه بوده است.

واکنش شیمیایی اتم‌ها

واکنش شیمیایی اتم‌ها بطور عمده‌ای وابسته به اثرات متقابل میان الکترون‌های آن می‌باشد. خصوصا الکترون‌هایی که در خارجی‌ترین لایه اتمی قرار دارند، به نام الکترون‌های ظرفیتی ، بیشترین اثر را در واکنش‌های شیمیایی نشان می‌دهند. الکترون‌های مرکزی (یعنی آنهایی که در لایه خارجی نیستند) نیز موثر می‌باشند، ولی بعلت وجود بار مثبت هسته اتمی ، نقش ثانوی دارند.

تحقیق درباره پیوند میان اتم‌ ها

تحقیق درباره اتم اتم‌ها تمایل زیادی به تکمیل لایه الکترونی خارجی خود و (یا تخلیه کامل آن) دارند. لایه خارجی هیدروژن و هلیم جای دو الکترون و در همه اتمهای دیگر طرفیت هشت الکترون را دارند. این عمل با استفاده مشترک از الکترونهای اتم‌های مجاور و یا با جدا کردن کامل الکترون‌ها از اتمهای دیگر فراهم می‌شود. هنگامیکه الکترونها در مشارکت اتمها قرار می گیرند، یک پیوند کووالانسی میان دو اتم تشکیل می‌گردد. پیوندهای کووالانسی قویترین نوع پیوندهای اتمی می‌باشند.

یون

هنگامیکه بوسیله اتم ، یک یا چند الکترون از یک اتم دیگر جدا می‌گردد، یون‌ها ایجاد می‌شوند. یون‌ها اتم‌هایی هستند که بعلت عدم تساوی تعداد پروتو ن‌ها و الکترون‌ها ، دارای بار الکتریکی ویژه می‌شوند. یون‌هایی که الکترون‌ها را برمی‌دارند، آنیون (anion) نامیده شده و بار منفی دارند. اتمی که الکترون‌ها را از دست می‌دهد کاتیون (cation) نامیده شده و بار مثبت دارد.

پیوند یونی

کاتیون‌ها و آنیون‌ها بعلت نیروی کولمبیک (coulombic) میان بارهای مثبت و منفی ، یکدیگر را جذب می‌نمایند. این جذب پیوند یونی نامیده می‌شود و از پیوند کووالانسی ضعیفتر است.

مرز مابین انواع پیوندها

همانطور که بیان گردید، پیوند کوالانسی در حالتی ایجاد میشود که در آن الکترون‌ها بطور یکسان میان اتمها به اشتراک گذارده می‌شوند، درحالیکه پیوند یونی در حالی ایجاد می‌گردد که الکترون‌ها کاملا در انحصار آنیون قرار می‌گیرند. بجز در موارد محدودی از حالتهای خیلی نادر ، هیچکدام از این توصیف‌ها کاملا دقیق نیست. در بیشتر موارد پیوندهای کووالانسی ، الکترون‌ها بطور نامساوی به اشتراک گذارده میشوند، بطوریکه زمان بیشتری را صرف گردش بدور اتم‌های با بار الکتریکی منفی‌تر می‌کنند که منجر به ایجاد پیوند کووالانسی با بعضی از خواص یونی می‌گردد.

بطور مشابهی ، در پیوندهای یونی ، الکترون‌ها اغلب در مقاطع کوچکی از زمان بدور اتم با بار الکتریکی مثبت‌تر می‌چرخند که باعث ایجاد بعضی از خواص کووالانسی در پیوند یونی می‌گردد .

اتم اولیه

ریشه لغوی و تاریخچه

کلمه اتم از واژه یونانی Atomos به معنی (تقسیم‌نا‌پذیر) گرفته شده ‌است. اعتبار نخستین نظریه اتمی را بطور معمول از یونانیان باستان می‌دانند اما ممکن است خاستگاه این مفهوم در تمدنهای پیش از یونان باشد. نظریه اتمی (لوسیپوس) و (موکرتیس) که در قرن پنجم قبل از میلاد مسیح ‌می‌زیستند مدعی آن است که تقسیم پی‌درپی ماده در نهایت به اتمهایی می‌رسد که امکان تقسیم بیشتر ندارند.

ارسطو در قرن چهارم قبل از میلاد مسیح نظریه اتمی را نپذیرفت. او باور داشت که بطور فرضی ماده بی‌پایان به ذرات کوچک و کوچکتر تقسیم می‌شود. این نظریه دو هزار سال بصورت اندیشه محض باقی ماند. رابرت بویل در سال ۱۶۶۱ و ایزاک نیوتون در سال ۱۶۸۷ وجود اتمها را پذیرفتند.

نظریه اتمی دالتون

جان دالتون نظریه اتمی را بگونه‌ای طرح کرد که شاخص برجسته‌ای در تاریخ شیمی شد. این نظریه در سالهای ۱۸۰۳ تا ۱۸۰۸ نصج گرفت. در آن زمان دانشمندان بسیاری معتقد بودند که ماده از اتم‌ها ترکیب یافته است اما دالتون از این هم پیش رفت. او طرحی برای نظریه اتمی بوجود آورد که می‌توانست قوانین تغییر شیمیایی را توضیح دهد و با نسبت دادن جرمهای نسبی به اتمهای عناصر گوناگون به مفهوم نظریه اتمی صورت کمی داد.

اصول موضوع نظریه دالتون

1. عناصر از ذرات بی‌نهایت کوچکی که اتم نامیده می‌شوند ترکیب یافته‌اند. تمام اتمهای یک عنصر یکسان و اتمهای عناصر گوناگون متفاوت‌اند.

در واکنشهای شیمیایی اتمها از هم جدا می‌شوند و به هم می‌پیوندند. در این واکنش هیچ اتمی ایجاد

متن بالا فقط تکه هایی از محتوی متن پروژه میباشد

که به صورت نمونه در این صفحه درج شده است.

شما بعد از پرداخت آنلاین فایل را فورا دانلود نمایید .

فرمت فایل :ورد

تعداد صفحات:۲۱