بسم الله الرحمن الرحيم

مذكرة الكيمياء للصف الثانى الثانوى                                        اعداد ا/ ali yasin

الباب الاول: " بنية الذرة"

ما هى الذرة؟

رأى فلاسفة الاغريق ان الذرةهى"اصغر جزء من المادة لا يقبل التجزئة اوالانقسام "

رأى ارسطو عن تعريف الذرة:

(ا-)رفض فكرة الذرة 0            

(ب-) تبنى فكرة ان جميع المواد مهما اختلفت طبيعتها تتكون من اربعة مكونات هى ( الماء – الهواء – التراب – النار ) 0

(ج-) اعتقد العلماء وقتها انه يمكن تحويل الموادالرخيصة كالحديد والنحاس الى مواد نفيسة كالذهب (علل؟)

رأى بويل عن تعرف الذرة :

رفض بويل العالم الاير لندى مفهوم ارسطو واعطى اول تعريف للعنصر بانه:

"عبارة عن مادة نقية بسيطة لا يمكن تحليلها الى ما هو ابسط بالطرق الكيميائية المعروفة 0"

ذرة دالتون:

يعتبر دالتون اول من وضع نظرية عن تركيب الذرة عام 1803 م وفروضها:

1-     تتكون المادة من دقائق صغيرة جدا تسمى الذرات 0

2-     كل عنصر يتكون من ذرات مصمتة متناهية فى الصغر غير قابلة للتجزئة 0

3-     تكون ذرات العنصر الواحد متشابهة 0

4-     تختلف الذرات من عنصر لاخر 0

اشعة المهبط او اشعة الكاثود:

اكتشفت اشعةالمهبط نتيجة للتجارب التى اجريت على التفريغ الكهربى خلال الغازات عام 1897 م كالاتى:-

(أ‌-     ) الغازات خلال الظروف العادية من الضغط ودرجة الحرارة تكون عازلة للكهرباء 0

(ب‌- ) اذا حدث تفريغ لانبوبة زجاجية من الغاز بحيث يصبح ضغط الغاز فيها اقل من ( 01و0 – 001و0 مم / زئبق 0 فان الغاز يصبح موصلا للكهرباء بشرط ان يتعرض لفرق جهد مناسب 0

(ت‌- ) وفى حالة زيادة فرق الجهد بين القطبين (فى الشكل 1) الى 10000 فولت ينطلق سيل من الاشعة غير المنظورة من المهبط وهذة الاشعة المنطلقة تسبب وميضا لجدار انبوبة التفريغ وتسمى باشعة المهبط Cathode rays

اهم خواص اشعةالمهبط:

1- تتكون من دقائق مادية صغيرة 0                                           2-تسير فى خطوط مستقيمة

3- لها تاثير حرارى 0                                                           4- سالبة الشحنة 0

5- تتاثر بكل من المجالين الكهربى والمغناطيسي (علل؟) 0

6- لاتختلف فى سلوكها او طبيعتها باختلاف مادة المهبط او نوع الغاز (علل) مما يثبت انها تدخل فى تركيب جميع المواد 0

ذرة طومسون:

استنتج طومسون عام 1897 م من التجارب السابقة ان:"الذرة عبارة عن كرة متجانسة من الكهرباء الموجبة مطمور بداخلها عدد من الالكترونات يكفى لجعل الذرة متعادلة كهربيا 0"

                 ذرة رذر فورد

يعتبر رذرفورد اول عالم وضع تصور لبنية الذرة على اسس تجريبية فى صورة نظرية عرفت باسمه 0

ففى عام 1911 م اجرى العالمان جيجر و ماريسدن تجربة رذرفورد المعملية بناءا على اقتراح من رذر فورد نفسه وذلك باستخدام الجهاز المبين بالشكل (2 ) 0

تجربة رذرفورد المعملية الشهيرة:

1-     سمح رذرفورد لجسيمات الفا ان تصطدم باللوح المعدنى المبطن بطبقة من كبريتيد الخارصين (علل؟) حيث تعطى وميضا عند مكان الاصطدام بجسيمات الفا او اى جسيم مشحون اخر 0

2-     تمكن من تحديد مكان و عدد جسيمات الفا المصطدمة باللوح المعدنى (وذلك من الومضات التى تظهر عليه) 0

3-     وضع رذرفورد بعد صفيحة رقيقة جدا من الذهب بحيث تعترض مسار جسيمات الفا قبل اصطدامها باللوح المعدنى كما بالشكل (3) 0

الملاحظة والاستنتاج:

الملاحظة	الاستنتاج
1- معظم جسيمات الفا ظهر اثرها فى نفس المكان الاول الذى ظهرت قبل وضع صفيحةالذهب 2- نسبة ضئيلة جدا جسيمات الفا لم تنفذ من غلالة الذهب ولكنها ارتدت عكس مسارها كما ظهرت بعض الومضات على الجانب الاخر من اللوح 3- ظهور بعض الومضات على جانبى الموضع الاول	_ معظم الذرة فراغ وليست مصمتةكما صورها كل من دالتون وطومسون0 _ يوجد جزء كثافته كبيرة بالذرة و يشغل هذا الجزء حيزا صغيرا جدا اطلق عليه" نواة الذرة" كما تحمل شحنةمشابهة لشحنة جسيمات الفا الموجبة0 _ كما ان كتلةالذرة مركزة فى هذا الجزء الكثيف ( النواة )0

 

سؤال: علل لما ياتى :-

1-   يوجد تشابه بين كلا من ذرة دالتون و ذرة طومسون 0

2-   تسمى اشعة المهبط بهذا الاسم 0

3-   تتاثر اشعة المهبط بالمجالين الكهربى و المغناطيسى 0

4-   تحريك اشعة المهبط لعجلة خفيفة من الميكا 0

5-   عند تركيز اشعةالمهبط على صفيحة من البلاتين ترتفع درجة حرارتها الى درجة البياض 0

6-   يجب تفريغ انبوبة اشعة المهبط حتى ضغط 01و0 – 001و0 مم/ زئبق 0

7-   تستخدم مادة كبريتيد الخارصين فى الكشف عن جسيمات الفا غير المرئية 0

8-   تتنافر جسيمات الفا مع نواة الذرة 0

سؤال: اكمل ما ياتى:- استنتج ............. ان اشعة المهبط هى الالكترونات التى تنتج من انحلال ذرات الغازالموجودة بانبوبة التفريغ 0         ( طومسون )

نموذج ذرة رذرفورد

من خلال التجربة السابقة و غيرها من تجارب العلماء الاخرين تمكن رذرفورد من وضع نموذجه الذرى عن تركيب الذرة:

فروض نظرية رذرفورد:

1- الذرة متناهية فى الصغر معقدة التركيب 0

2- الذرة تشبه المجموعة الشمسية فى تكوينها حيث تتكون من جزأين هما :

           ( أ )- نواة الذرة : مركزية الوضع  ( مثل الشمس ) 0

           (ب)- الالكترونات : تدور حول النواة ( مثل دوران الكواكب حول الشمس ) 0

3- الذرة معظمها فراغ ( اى ليست مصمتة )  علل ؟ :

     لان حجم النواة صغيرا جدا بالنسبة لحجم الذرة  كما توجد مسافة شاسعة بين النواة و بين المدارات الالكترونية 0

4-  كتلة الذرة مركزة فى نواتها 0(علل؟ )

لان كتلة الالكترونات ضئيلة جدا اذا قورنت بكتلة نواة الذرة 0

5-  شحنة الذرة : يوجد بالذرة نوعان من الشحنات :

( أ )- شحنات موجبة على النواة 0             (ب)- شحنات سالبة على الالكترونات 0

6-  الذرة متعادلة كهربيا ( علل؟ ) : لان عدد الشحنات السالبة على الالكترونات مساو لعدد الشحنات الموجبة على النواة 0

7-  الالكترونات : ( أ )- كتلتها صغيرة جد اذا ما قورنت بكتلة نواة الذرة  0     

                       ( ب)- تحمل شحنات سالبة 0

                             ( ج )- ينشأعن دورانها قوى طرد مركزية 0

                        (  د )- تدور حول النواة بسرعات كبيرة جدا فى مدارات خاصة 0

8-  ثبات الذرة : (علل؟) لانه يوجد نوعان من القوى فى الذرة هما :

_ قوى الجذب المتبادلة بين الشحنات الموجبة على النواة والشحنات السالبة على الالكترونات0

- قوى الطرد المركزية الناشئة عن سرعة دوران الالكترونات حول النواة 0

- هاتان القوتان متساويتان فى المقدار و متضادتان فى الاتجاه ؛ مما يؤدى الى ثبات الذرة 0

الاعتراض على نموذج رذرفورد :

تصور رذرفورد للتركيب الذرى الذى يتعارض مع نظرية ماكسويل  التى تنطبق على الاجسام الكبيرة نسبيا والقائمة على قوانين الميكانيكا الكلاسيكية لنيوتن والتى تنص على الاتى :

      ( أ )- اذا تحرك جسيم مشحون بشحنة كهربية فى مدار دائرى ؛ فانه يفقد جزءا من طاقته تدريجيا على صورة اشعاعات 0

      (ب)- ينتج عن ذلك صغر نصف قطر مدار الجسيم المشحون المتحرك تدريجيا تبعا لنقص طاقته

وبتطبيق نظرية ماكسويل على حركة الالكترونات فى ذرة رذرفورد فان :

   كل الكترون يفقد تدريجيا جزءا من طاقته لاشعاعاته المستمرة و هذا يؤدى الى ان :      

-       نصف قطر المدار يقل تدريجيا ؛ و بالتالى يبدأ الالكترون فى اتخاذ مسارا حلزونيا مقتربا من النواة الى ان يسقط فيها  وبذلك تتلاشى الشحنات الكهربية ؛ و يتلاشى النظام الذرى 0

 وهذا ما لا يحدث اطلاقا فى الطبيعة 0

سؤال: بم تفسر:- قصور نموذج رذرفورد عن التركيب الذرى؟

نظرية بور

لقد كان الطيف الذرى وتفسيره هو المفتاح الذى ساعد العالم الدانمركى نيلز بور عام 1913م على حل لغز التركيب الذرى و استحق عليه جائزة نوبل عام 1922م 0

طيف الانبعاث للذرات :

1-   عند تسخين الغازات أو أبخرة المواد تحت ضغط منخفض الى درجات حرارة عالية أو بامرار شرارة كهربية ؛ فنها تشع ضوءا 0

2-   عند فحص هذا الضوء بالمطياف نجده مكونا من عدد من الخطوط الملونة تسمى بالطيف الخطى line spectrum

3-   وجد بالتجربة ان الطيف الخطى لاى عنصر هو خاصية أساسية مميزة له (علل ؟ )

حيث لا يوجد عنصران لهما نفس الطيف الخطى 0

الاسس التى بنى عليها بور نموذجه الذرى :

1- نموذج رذرفورد لتركيب الذرة 0             2- النظرية الكمية لبلانك 0

3- دراسة السلاسل الطيفية ( الطيف الخطى ) لذرة الهيدروجين 0

وفى ضوء الاسس السابقة تمكن بور من وضع نموذجه عن تركيب الذرة عام 1913م مستخدما النظرية الكمية لبلانك ؛ و لم يستخدم نظرية ماكسويل التى قادته الى ان :

"الالكترونات ستكون دائمة الاشعاع اثناء دورانها حول النواة مما يسبب انهيار الذرة 0 "

فروض بور لتركيب الذرة

أولا : بعض الفروض التى استخدمها بور من نظرية رذرفورد عن تركيب الذرة :-

1-  يوجد نواة موجبة الشحنة فى مركز الذرة 0

2-  عدد الشحنات السالبة التى تحملها الالكترونات يساوى عدد الشحنات الموجبة التى تحملها البروتونات داخل نواة الذرة 0

3-   اثناء دوران الالكترونات حول النواة تنشأ قوة طرد مركزية تعادل قوة جذب النواة للالكترون 0

 ثانيا : الفروض التى أضافها بور على فروض رذرفورد السابقة :-

4- تتحرك الالكترونات حركة سريعة حول النواة  دون ان تفقد او تكتسب أى قدر من الطاقة 0

5- تدور الالكترونات حول النواة فى عدد من مستويات الطاقة المحددة والثابتة 0

6- تعتبر الفراغات الموجودة بين مستويات الطاقة منطقة محرمة تماما لدوران الالكترونات 0

7- لكل الكترون طاقة معينة اثناء حركته حول النواة تتوقف على بعد مستوى تلك الطاقة عن النواة : ( أ )- حيث تتزايد طاقة المستوى كلما زاد نصف قطره 0

              (ب)- يعبر عن طاقة كل مستوى بعدد صحيح يسمى عدد الكم الرئيسى 0

و تبدأ بعدد الكم ( 1 ) لاقرب مستويات الطاقة الى النواة فى الذرة و يرمز له بالرمز  ( K )                        

      و عدد الكم ( 2 ) لمستوى الطاقة الثانى و يرمز له بالرمز ( L )

       و عدد الكم ( 3 ) لمستوى الطاقة الثالث و يرمز له بالرمز( M ) .... و هكذا .

                (ج )- أقصى عدد لمستويات الطاقة فى أكبر الذرات المعروفة و هى فى الحالة المستقرة ( غير المثارة ) هى سبعة مستويات فقط كما بالشكل ( 4 )

رقم المستوى	الاول	الثانى	الثالث	الرابع	الخامس	السادس	السابع
الرمز الابجدى	K	L	M	N	O	P	Q
عدد الكم الاساسى	1	2	3	4	5	6	7

8- فى الذرة المستقرة " يبقى الالكترون فى أقل مستويات الطاقة المتاحة " 0

فى الذرة المثارة :

أ‌-     تثار الذرة عندما يكتسب الالكترون قدرا معينا من الطاقة ( يسمى الكم أو الكوانتم ) عن طريق : التسخين أو التفريغ الكهربى

ب‌-  حينئذ ينتقل الالكترون المثار (مؤقتا ) من مستواه الى مستوى طاقة اعلى (يتوقف على مقدار الكم المكتسب ) 0

ت‌-  يكون الالكترون فى مستوى الطاقة الاعلى فى وضع غير مستقر ؛ لذلك بعد فترة زمنية وجيزة يفقد الالكترون نفس الكم من الطاقة المكتسبة ويعود الى مستواه الاصلى

ث‌- تخرج هذة الطاقة على هيئة اشعاع من الضوء له طول موجى و تردد مميز يلتج طيفا خطيا مميزا

9-  كثير من الذرات تمتص كمات مختلفة من الطاقة فى نفس الوقت التى تشع فيه كثير من الذرات الاخرى كمات من الطاقة 0

ونتيجة لذلك : تنتج خطوط طيفية تدل على مستويات الطاقة التى تنتقل منها الالكترونات ( تفسير خطوط الطيف فى ذرة الهيدروجين ) 0

تعريف الكم أو الكوانتم: هو مقدار الطاقة المكتسبة أو المنطلقة عندما ينتقل الالكترون من مستوى طاقة أقل الى مستوى طاقة أعلى أو العكس ( أى من مستوى طاقة الى أى مستوى طاقة اخر)

ملاحظات هامة:  أوضحت حسابات بور بالنسبة لكل من ( أنصاف أقطار مستويات الطاقة ؛ و مقدار طاقة كل مستوى ) أن :

·        الفرق فى الطاقة بين مستويات الطاقة فى الذرة ليس متساويا فهو يقل كلما بعد المستوى عن النواة 0

وعلى ذلك فالكم من الطاقة اللازم لنقل الالكترون بين مستويات الطاقة المختلفة ليس متساويا(علل)

·        لاينتقل الالكترون من مستواه الى مستوى طاقة اخر الا اذا كانت كمية الطاقة المكتسبة أو المفقودة مساوية لفرق الطاقة بين المستويين ؛ ( أى كما واحدا ) 0

·        لاينتقل الالكترون من مستواة اذا اكتسب أو فقد كمية من الطاقة أقل من كم كامل حيث لا يوجد نصف كم مثلا ( علل ؟ ) 0 لأن الكم كمية محددة من الطاقة لا يمكن تجزئتها 0

فعند انتقال الالكترون من مستوى الطاقة الأول الى كستوى الطاقة الثانى يلزم كمية محددة من الطاقة مقدارها كم  ( كوانتم ) واحد 0

مميزات النموذج الذرى لبور : نجح النموذج الذرى لبور فيما يلى:

1-تفسير طيف ذرة الهيدروجين تفسيرا صحيحا 0

2- أدخلت نظرية بور فكرة الكم فى تحديد طاقة الالكترونات فى مستويات الطاقة المختلفة لأول مرة 0

3-أكدت أن الالكترونات أثناء دورانها حول النواة فى الحالة المستقرة لا تشع طاقة و بالتالى لا تسقط فى النواة 0

و بذلك أمكن التوفيق بين نموذج رذرفورد و نظرية ماكسويل ( فسر ذلك ) 0

قصور النموذج الذرى لبور ( عيوبه ) :

1-النموذج الذى وضعه بور كان ينصب أساسا على ذرة الهيدروجين  و هى أبسط نظام الكترونى حيث نجح فى تفسير خطوط طيف ذرة الهيدروجين فقط ؛ و لكنه فشل فى تفسير طيف ذرة أى عنصر اخر حتى ذرة الهيليوم التى تحتوى على الكترونين فقط 0

2- أعتبر أن الالكترون مجرد جسيم مادى سالب و لم يأخذ فى الاعتبار الخواص الموجية للالكترون 0

3-افترض بور أنه يمكن تعيين كلا من مكان و سرعة الالكترون معا بدقة تامة فى نفس الوقت و لكن فى الواقع هذا التعيين يستحيل عمليا ( علل ؟ ) لأن الجهاز المستخدم فى عملية القياس لابد أن يغير من مكان أو سرعة الالكترون مما يشكك فى دقة النتائج 0

4- أوضحت معادلات نظرية بور أن الالكترون عبارة عن جسيم يتحرك فى مسار دائرى مستو ؛ وهذا يعنى أن ذرة الهيدروجين مسطحة ؛ و قد ثبت بعد ذلك أن الذرة لها الاتجاهات الفراغية الثلاثة ( مجسمة ) 0

سؤال : علل لما يأتى :-

1-التعارض بين قوانين الميكانيكا الكلاسيكية و تصور رذرفورد عن تركيب الذرة 0

2-صغر نصف قطر مدار الالكترون حول النواة حسب نظرية ماكسويل 0

3-طاقة المستوى الرئيسى N أكبر من طاقة المستوى   M  0

4- يمكن التمييز بين عنصر و اخر من خلال الطيف الخطى لهما 0

5- تنتج خطوط انبعاث ذرى عندما ينتقل الكترون مثار من مستوى طاقة أعلى الى مستوى طاقة أدنى 0

ماذا يحدث لو :

1-اكتسب الالكترون كما من الطاقة ؟

2-عند دوران الالكترون حول النواة من وجهةنظر كلا من ماكسويل و بور ؟

3-انتقل الالكترون من مستوى طاقة أعلى الى مستوى طاقة أقل ؟

4- تعرض غاز أو بخار المادة  الى جهد كهربى مناسب و تحت ضغط منخفض جدا ؟

5- تركيز أشعة المهبط على صفيحة من البلاتين ؟ ( مع التفسير ) 0

6-تعريض أشعة المهبط للمجال الكهربى أو المغناطيسى ؟ ( مع التفسير ) 0

سؤال : أكتب ما تعرفه عن :

1-أهم خواص أشعة المهبط ؛ و كيف يمكن الحصول عليها ؟

2- نظرية دالتون عن التركيب الذرى 0

3- الفرق بين الذرة المستقرة و الذرة المثارة 0

4- تجربة رذرفورد التى على أساسها وضع نموذجه الذرى 0

اشرح بايجاز نتائج النموذجالذرى الذى وضعه بور ....( المميزات )

* من خلال تجربة رذرفورد أكتب ما يفسر أن :

1- الذرة معظمها فراغ وليست مصمتة 0

2- الذرة تحتوى على نواة مركزة فى حيز صغير جدا فى مركز الذرة 0

3- نواة الذرة موجبة الشحنة 0

بم تفسر :  عدم تساوى مقدار الطاقة اللازمة لنقل الالكترون بين مستويات الطاقة المختلفة 0

أكمل : عندما ينتقل الالكترون من مستوى الطاقة الرابع الى المستوى الاول فانه ..... كوانتم 0  

موقع الامتحان التعليمى

www.exam-eg.com