2ο ΛΥΚΕΙΟ ΑΓΙΑΣ ΒΑΡΒΑΡΑΣ Η δομή της ύλης

Οι Αρχαίοι ημών πρόγονοι

Κατά τη γεωμετρία είναι δυνατή η επ’ άπειρον διαίρεση ενός ευθύγραμμου τμήματος. Μ Α Β

Κατά τη γεωμετρία είναι δυνατή η επ’ άπειρον διαίρεση ενός ευθύγραμμου τμήματος. Α Β Μ Ν Ο

Οι αρχαίοι Έλληνες φιλόσοφοι Λεύκιππος και Δημόκριτος υποστήριζαν ότι η ύλη δεν είναι επ’ άπειρον διαιρετή. Αποτελείται από μικρότατα σωματίδια που δεν διαιρούνται περαιτέρω. Τα σωματίδια αυτά ονομάζονται ά-τομα , δηλαδή άτμητα. Τα άτομα διαφέρουν στο σχήμα και το μέγεθος. Είναι άφθαρτα και επομένως σχηματισμός ενός σώματος σημαίνει σύνδεση ατόμων ενώ άποδόμηση σημαίνει διαχωρισμό των ατόμων που αποτελούν το σώμα. Η διαρκής κίνηση των ατόμων στο κενό προκαλεί τα φυσικά φαινόμενα.

Οι θεωρίες αυτές ήταν , βέβαια , προϊόντα φιλοσοφικής σκέψης και όχι κάποιας πειραματικής διεργασίας. Ο Επίκουρος επηρεάστηκε από τον Δημόκριτο. Εξήγησε με βάση τις ατομικές αντιλήψεις του Δημόκριτου την πίεση των αερίων , την διάχυση των οσμών , το σχήμα των κρυστάλλων κ.ά Την ατομική θεωρία καταπολέμησαν ο Πλάτων και ο Αριστοτέλης ( η φύση απεχθάνεται το κενό ) . Για πολλούς αιώνες ξεχάστηκε.

Η επαναφορά της ατομικής θεωρίας

Το 1808 ο Άγγλος χημικός Dalton ανακαλύπτει πειραματικά και διατυπώνει τον νόμο των ακεραίων πολλαπλασίων : « Όταν δύο στοιχεία ενούνται προς σχηματισμόν περισσοτέρων της μιας χημικών ενώσεων , τα βάρη του ενός στοιχείου , τα οποία ενούνται με το αυτό βάρος του άλλου στοιχείου, είναι απλά πολλαπλάσια του μέγιστου κοινού διαιρέτη αυτών ».

Με πιο απλά λόγια , ενώ μπορώ να παρασκευάσω φραπεδάκι ρίχνοντας σε 250 g νερού οιαδήποτε ποσότητα ζάχαρης , δεν συμβαίνει το ίδιο στις χημικές ενώσεις. Στο μονοξείδιο του άνθρακα , 12 g άνθρακα ενώνονται αυστηρά με 16 g οξυγόνου , ενώ στο διοξείδιο του άνθρακα , 12 g άνθρακα ενώνονται με 32 g οξυγόνου. Φαίνεται παράδοξο αλλά αν δεχθείτε ότι η ύλη αποτελείται από άτομα υπάρχει εξήγηση.

Μονοξείδιο του άνθρακα : 12 μέρη προς 16 μέρη Διοξείδιο του άνθρακα : 16 μέρη προς 12 μέρη προς 16 μέρη Δηλαδή 12 μέρη προς 32 μέρη.

Η ανακάλυψη του ηλεκτρoνίου Το πρότυπο του Thomson

To 1879 ο Άγγλος William Crookes ανακάλυψε τις καθοδικές ακτίνες. Οι περισσότεροι Άγγλοι , σε αντίθεση με τους άλλους Ευρωπαίους , πιστεύουν ότι πρόκειται για δέσμη σωματιδίων.

Οι Άγγλοι είχαν δίκιο. Πρόκειται για φορτισμένα σωματίδια.

Το 1897 ο Άγγλος J.J Thomson έδειξε ότι τα σωματίδια αυτά έχουν όχι μόνο φορτίο αλλά και μάζα. Μέτρησε τον λόγο q / m και τον βρήκε ίδιο για κάθε υλικό. Τα σωματίδια αυτά , λοιπόν , είναι τα ίδια σε κάθε υλικό και περιέχονται στα άτομα. Τα ονόμασε ηλεκτρόνια .

Η ύλη όμως είναι ηλεκτρικά ουδέτερη. Πρέπει , λοιπόν , το άτομο να περιέχει επίσης θετικό φορτίο. Ο Thomson πρότεινε ένα μοντέλο σύμφωνα με το οποίο το άτομο αποτελείται από μια σφαίρα ομοιόμορφα κατανεμημένου θετικού φορτίου με τα ηλεκτρόνια ενσωματωμένα σ’ αυτήν.

Κάτι σαν σταφιδόψωμο : + -

Το πρότυπο του Rutherford

To 1911 ο Ernest Rutherford και οι μαθητές του Geiger και Marsden έκαναν πειράματα για την διερεύνηση της δομής της ύλης. Από μια ραδιενεργό πηγή εκπέμπονται σωμάτια α , δηλαδή πυρήνες ηλίου , που βομβαρδίζουν λεπτότατα φύλλα χρυσού , αργύρου και χαλκού.

Το πρότυπο του Thomson δεν μπορεί να εξηγήσει μεγάλες γωνίες εκτροπής. + + +

« Απόσπασμα κειμένου του Rutherford » « Ήταν το πιο απίστευτο γεγονός της ζωής μου. Σαν να πυροβολούσες ένα φύλλο χαρτιού με βλήμα των 15 ιντσών και το βλήμα να επέστρεφε και να σε χτυπούσε. Όταν το σκέφτηκα καλά κατάλαβα , ότι η προς τα πίσω σκέδαση πρέπει να είναι αποτέλεσμα συγκρούσεως και όταν έκανα υπολογισμούς είδα , ότι ήταν αδύνατο να πάρει κανείς τέτοιο αποτέλεσμα , εκτός εάν το μεγαλύτερο μέρος της μάζας του ατόμου είναι συγκεντρωμένο σ’ ένα πάρα πολύ μικρό πυρήνα. Και τότε ήταν που είχα την ιδέα του ατόμου , μ’ έναν πολύ μικρό πυρήνα στο κέντρο , όπου είναι συγκεντρωμένη η μάζα και το φορτίο.»

Πράγματι ! Ένα τέτοιο πρότυπο άτόμου εξηγεί τις γωνίες εκτροπής που παρατηρήθηκαν. + + +

Πράγματι ! Ένα τέτοιο πρότυπο άτόμου εξηγεί τις γωνίες εκτροπής που παρατηρήθηκαν. + + +

Πράγματι ! Ένα τέτοιο πρότυπο άτόμου εξηγεί τις γωνίες εκτροπής που παρατηρήθηκαν. + + +

Πράγματι ! Ένα τέτοιο πρότυπο άτόμου εξηγεί τις γωνίες εκτροπής που παρατηρήθηκαν. + + +

Καταλήγει λοιπόν στο « πλανητικό μοντέλο » Η απόσταση του ηλεκτρονίου από τον πυρήνα είναι πολύ μεγαλύτερη από τον πυρήνα .

Αν ο πυρήνας μεγεθυνθεί και γίνει όσο ένα πορτοκάλι , τότε το ηλεκτρόνιο θα περιστρέφεται σε απόσταση ενός χιλιομέτρου. - Η ύλη είναι τελικά ένα τεράστιο κενό.