Το άτομο έχει εσωτερική δομή

Παρουσίαση με θέμα: "Το άτομο έχει εσωτερική δομή"— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 Το άτομο έχει εσωτερική δομή
20ος αιώνας Το άτομο έχει εσωτερική δομή

2 κι όλα άρχισαν στα τέλη του 19ου όταν οι Άγγλοι ανακάλυψαν
ένα απίστευτο πιτσιρίκι σωματίδιο εγκατεστημένο στα σπλάχνα του ατόμου οι Γάλλοι το είπαν electron, οι Γερμανοί elektron, οι Σουηδοί elektron, οι Δανοί elektroner, οι Ιταλοί elettrone, οι Ισπανοί electrón, οι Πορτογάλοι electrão, οι Ρώσοι электон, οι Σέρβοι elektrona, οι Αλβανοί elektronet κάποτε θα γινόταν το αγαπημένο των Χημικών και των Ηλεκτρολόγων

3 οι Γερμανοί επέμεναν ότι είναι ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ ενώ οι Άγγλοι
οι Άγγλοι είχαν δίκιο ή οι Γερμανοί ; έτος 1890, το ερώτημα «τι είναι οι ΚΑΘΟΔΙΚΕΣ ΑΚΤΙΝΕΣ ; » ήταν στο επίκεντρο και η διαμάχη για την απάντηση στο αποκορύφωμά της οι Γερμανοί επέμεναν ότι είναι ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ ενώ οι Άγγλοι πίστευαν ότι πρόκειται για ΣΩΜΑΤΙΔΙΑ καθένα από τα οποία έβγαινε από τα σπλάχνα ενός ΑΤΟΜΟΥ

4 Ήταν η εποχή που στο προσκήνιο έκανε την εμφάνιση του ο Joseph John Thomson. Πιστεύοντας ότι οι καθοδικές ακτίνες είναι σωματίδια επεδίωξε να εμβαθύνει στην έρευνα σε ολοένα υψηλότερο κενό και να δείξει, μέσα εκεί, την εκτροπή τους από ΗΛΕΚΤΡΙΚΟ ΠΕΔΙΟ. κάθοδος άνοδος αρνητικό θετικό Μερικά χρόνια αργότερα, το κατάφερε. Απέδειξε δηλαδή εργαστηριακά ότι σε πολύ υψηλό κενό οι καθοδικές ακτίνες, παρουσία ΗΛΕΚΤΡΙΚΟΥ πεδίου, εκτρέπονται από την ευθύγραμμη διάδοση και προς ορισμένη πάντα κατεύθυνση. Αυτό ενίσχυε την άποψη ότι οι καθοδικές ακτίνες ήταν ΚΙΝΟΥΜΕΝΑ ΣΩΜΑΤΙΔΙΑ καθένα από τα οποία είχε πολύ μικρή μάζα και αρνητικό φορτίο

5 εάν ο J.J. THOMSON είχε δίκιο, το νεογέννητο,
για την ανθρώπινη σκέψη, αυτό ΣΩΜΑΤΙΔΙΟ θα έπρεπε να είναι ένα χωρίς προηγούμενο ΠΙΤΣΙΡΙΚΙ με μάζα 1800 φορές μικρότερη από τη μάζα του ελαφρότερου ΑΤΟΜΟΥ, του μικρότερου δηλαδή μέχρι τότε όντος που είχε συλλάβει ο ανθρώπινος νους και είχε δίκιο ο J.J.THOMSON έγινε «πατέρας» του νεογέννητου σωματιδίου. . ήταν έτος 1897,

6 ηλεκτρόνιο οι Έλληνες να το πουν Οι Άγγλοι ήταν οι «νονοί» .
ήταν λοιπόν φυσικό οι Έλληνες να το πουν ηλεκτρόνιο Οι Άγγλοι ήταν οι «νονοί» . Το βάφτισαν electron, δημιουργώντας μία ακόμα λέξη με υλικό από την δεξαμενή της αρχαίας ελληνικής γλώσσας.

7 Από πού «πήγαζαν» τα ηλεκτρόνια ;
Το ερώτημα ήταν καίριο και ο «πατέρας» Τζέι Τζέι αναζητώντας μία απάντηση κατάφερε να αποδείξει ότι για κάθε ένα από τα κινούμενα ηλεκτρόνια το πηλίκο του φορτίου προς τη μάζα παρέμενε το ίδιο, ανεξάρτητα από τη φύση των μεταλλικών ηλεκτροδίων που χρησιμοποιήθηκαν, ανεξάρτητα από το είδος του αερίου που υπήρχε έστω και σε ίχνη μέσα στον σωλήνα , ανεξάρτητα από οτιδήποτε. Η απάντηση που δόθηκε από τον Thomson έδειχνε να είναι πειστική. «ΤΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΑ ΕΚΠΕΜΠΟΝΤΑΙ ΑΠΟ ΤΟ ΜΕΤΑΛΛΟ ΤΗΣ ΚΑΘΟΔΟΥ» είτε αυτό είναι χάλκινο είτε σιδερένιο, είτε από οποιοδήποτε άλλο μέταλλο. Ο ίδιος, τολμώντας μία παραπέρα γενίκευση, ισχυρίστηκε ότι ΤΟ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΟ ΕΙΝΑΙ Ο ΜΟΝΑΔΙΚΟΣ ΦΟΡΕΑΣ ΑΡΝΗΤΙΚΟΥ ΦΟΡΤΙΟΥ ΑΛΛΑ ΚΑΙ ΣΥΣΤΑΤΙΚΟ ΟΛΩΝ ΤΩΝ ΑΤΟΜΩΝ ΤΗΣ ΥΛΗΣ. Η γενίκευση σήμαινε ότι τα ηλεκτρόνια όλων των ατόμων του Σύμπαντος είναι ίδια, υπό την έννοια ότι έχουν ίσα φορτία και ίσες μάζες ηρεμίας.

8 Μέσα σε ΟΛΑ τα ΑΤΟΜΑ

9 Μοντέλο του Thomson. ο υλικός φορέας του οποίου ήταν άγνωστος.
Το επόμενο βήμα ήταν να προτείνει ένα ΜΟΝΤΕΛΟ ΓΙΑ ΤΗ ΔΟΜΗ ΤΟΥ ΑΤΟΜΟΥ. Η βασική ιδέα ήταν ότι το άτομο περιέχει ΑΡΝΗΤΙΚΟ ΦΟΡΤΙΟ - υλικός φορέας του οποίου είναι τα ηλεκτρόνια - και ίση ποσότητα ΘΕΤΙΚΟΥ, ο υλικός φορέας του οποίου ήταν άγνωστος. Στο μοντέλο που πρότεινε, τα θετικά φορτία κατανέμονται σε μία διάχυτη μάζα, ενα είδος ζελέ, που καταλαμβάνει όλο τον χώρο του ατόμου και μέσα σε αυτό το ζελέ είναι προσκολλημένα τα ηλεκτρόνια. Κάτι σαν σταφίδες σε σταφιδόψωμο έτσι ώστε το ολικό ηλεκτρικό φορτίο να είναι μηδέν

10 ήταν έτος 1907 Κάθε ΑΤΟΜΟ είναι ένα σώμα
Κάθε ΑΤΟΜΟ είναι ένα σώμα «μουσκεμένο» με θετικό φορτίο και με τα πιρίκια ηλεκτρόνια να βρίσκονται εντοπισμένα μέσα σ΄αυτό. Κάτι σαν plum puddling που μοιάζει με το ελληνικό ΣΤΑΦΙΔΟΨΩΜΟ. Το ψωμί μουσκεμένο με θετικό ηλεκτρικό φορτίο και οι μικροσκοπικές σταφίδες τα με αρνητικό φορτίο ηλεκτρόνια ήταν έτος 1907

11 το πλανητικό μοντέλο και ο Ernest Rutherford

12 γεννημένος στη Νέα Ζηλανδία,
δεκαπέντε χρόνια μικρότερος από τον Τζέι Τζέι Τόμσον και οκτώ χρόνια μεγαλύτερος από τον Αϊνστάιν, ο Έρνεστ Ράδερφορντ, έγινε ο μεγαλύτερος πειραματικός του 20ου αιώνα

13 Μέρες του 1911 Τις μέρες εκείνες ερευνούσαμε τη σκέδαση που υφίστανται τα σωματίδια άλφα όταν πέφτουν πάνω σε υλικά αντικείμενα και ο δόκτωρ Geiger , στο μικρό μας εργαστήριο, είχε μελετήσει το ζήτημα λεπτομερώς ». τα άλφα εκπέμπονται με μεγάλες ταχύτητες από τα σπλάχνα της ύλης τα άλφα που τα βρίσκατε ; είναι αυτό που λέμε ΡΑΔΙΕΝΕΡΓΕΙΑ ; ακριβώς. . χρειαζόμασταν λοιπόν ραδιενεργές ουσίες, όπως το ΡΑΔΙΟ ή το ΠΟΛΩΝΙΟ Στην Αγγλία δεν υπάρχει ΡΑΔΙΟ. Μας είχε όμως δανείσει η Ακαδημία Επιστημών της Βιέννης 350 γραμμάρια ραδίου, προερχόμενο από τα ορυχεία Joakimstahl της Αυστροουγγαρίας που βρίσκατε ΡΑΔΙΟ στην Αγγλία ; στα ορυχεία ;

14 τα αόρατα άλφα μπορούσαμε να τα μετράμε . .
ή τουλάχιστον να τα υπολογίζουμε παρατηρώντας με ένα απλό μικροσκόπιο τους ΣΠΙΝΘΙΡΙΣΜΟΥΣ Μα πώς τα μετράγατε αφού είναι αόρατα ; είχα διαπιστώσει ότι εάν τα σωματίδια άλφα πέσουν σε θειούχο ψευδάργυρο προκαλούν ΣΠΙΝΘΙΡΙΣΜΟΥΣ Είχαμε ξεκινήσει μια έρευνα, βάζοντας το ράδιο σε μολύβδινο δοχείο, βομβαρδίζαμε, με τα αόρατα άλφα, ένα λεπτό φύλλο χρυσού, παρατηρούσαμε τους σπινθηρισμούς στο περίβλημα θειούχου ψευδάργύρου που είχαμε φροντίσει να υπάρχει γύρω από το φύλλο χρυσού ποιους ΣΠΙΝΘΙΡΙΣΜΟΥΣ ;

15 επέστρεφαν προς τα πίσω.
«είχα συνεννοηθεί με τον Geiger και ζητήσαμε από τον νεαρό Ernest Marsden να ερευνήσει μήπως ορισμένα σωματίδια άλφα σκεδάζονται υπό μεγάλες γωνίες»  Ομολογώ ότι δεν πίστευα πως κάτι τέτοιο θα μπορούσε να συμβεί. «Ξέραμε ότι τα σωματίδια άλφα ήταν βαριά σωματίδια πολύ μεγάλης ταχύτητας και η πιθανότητα να σκεδαστούν από κάποια υποτιθέμενη συσσωρευμένη ύλη ήταν από ελάχιστη έως ανύπαρκτη.  «  Θυμάμαι ωστόσο ότι δύο ή τρεις μέρες αργότερα ήρθε ο Geiger συγκινημένος και μου είπε: « τελικά διαπιστώσαμε ότι ορισμένα σωματίδια άλφα σκεδάζονται με μεγάλες γωνίες αλλά το εντυπωσιακό ήταν ότι, μερικά από τα βλήματα, κυριολεκτικά, επέστρεφαν προς τα πίσω. Σε κάθε 8000 «βλήματα» άλφα το ένα επέστρεφε

16 ήταν το πιο ΑΠΙΣΤΕΥΤΟ πράγμα που είχε ποτέ συμβεί μέσα σε εργαστήριο

17 σαν να πυροβολούσες ένα φύλλο χαρτί και η σφαίρα να έκανε γκελ και να γύριζε πισω να σε σκοτώσει

18 "It was quite the most incredible event that has ever happened to me in my life.
" It was almost as incredible as if you had fired a fifteen inch shell at a piece of tissue paper and it came back and hit you."

19

20 ο Hans Geiger και ο Ernest Marsden
υπολόγισαν το πλήθος των σπινθηρισμών κοιτάζοντας με το μικροσκόπιο την επιφάνεια του θειούχου ψευδαργύρου και στρέφοντας τον άξονα γύρω από τον στόχο, το φύλλο δηλαδή του χρυσού, έτσι ώστε να μετρούν σε κάθε περίπτωση τον ρυθμό εκπομπής των σπινθηρισμών . μόλυβδος ράδιο

21   ήταν φανερό ότι η δομή του ΑΤΟΜΟΥ δεν μπορούσε να είναι σαν εκείνη που είχε προτείνει ο J. J . Thomson. όλο το θετικό φορτίο και όλη η μάζα του ατόμου του χρυσού φαίνεται να είναι ΣΥΚΕΝΤΡΩΜΕΝΑ ΣΕ ΜΙΑ ΜΙΚΡΗ ΠΕΡΙΟΧΗ ΤΟΥ ΑΤΟΜΟΥ

22 στο ΚΕΝΤΡΟ ΚΑΘΕ ΑΤΟΜΟΥ ΥΠΗΡΧΕ ΕΝΑΣ ΠΥΡΗΝΑΣ

23 μια ικανοποιητική ερμηνεία
Μπορούσα έτσι να δώσω μια ικανοποιητική ερμηνεία στα δεδομένα του πειράματος

24

25 Αλλά να προτείνω και ένα μοντέλο για το ΑΤΟΜΟ.
Το μοντέλο θεωρούσε έναν πυρήνα με θετικό φορτίο και τα ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΑ να περιφέρονται γύρω από αυτόν

26

27 του ηλιακού μας συστήματος, ήταν το πρώτο μοντέλο ατόμου
το μοντέλο αυτό, σαν μικρογραφία του ηλιακού μας συστήματος, ήταν το πρώτο μοντέλο ατόμου που στηριζόταν σε δεδομένα πειράματος ήξερα όμως ότι είχε και σοβαρές αδυναμίες όλα τα μοντέλα έχουμε ΑΔΥΝΑΜΙΕΣ

28

29 και τις νεαρές μαθήτριες
το πλανητικό ανάλογο μπορεί να «αποπλανήσει» τους νεαρούς μαθητές και τις νεαρές μαθήτριες

30

31 χωρίς συγκρούσεις-αλληλεπιδράσεις με τα υπόλοιπα.
Κι αυτό διότι ένα ηλιακό σύστημα, όπως αυτό στο οποίο ζούμε, βρίσκεται τόσο μακριά από τα υπόλοιπα ώστε τις βαρυτικές επιδράσεις  να  μπορούμε - συγκρίνοντάς τις  με τις αντίστοιχες ενδοπλανητικές - να τις αγνοήσουμε. Το ηλιακό μας δηλαδή σύστημα απομονωμένο σε κάποια γειτονιά του Σύμπαντος γράφει την ιστορία του χωρίς συγκρούσεις-αλληλεπιδράσεις με τα υπόλοιπα. στην περίπτωση των ατόμων η εικόνα είναι εντελώς διαφορετική. Σε κάθε δευτερόλεπτο «της ζωής του» κάθε «πλανητικό» ατομικό συγκρότημα -ευρισκόμενο σε αδιάκοπη θερμική κίνηση - συγκρούεται με κάποιο άλλο ατομικό συγκρότημα  δισεκατομμύρια φορές. Εάν κάτι ανάλογο συνέβαινε σε δύο ηλιακά συστήματα, τίποτα δεν θα έμενε όρθιο. Στην καλύτερη περίπτωση οι τροχιές των πλανητών θα είχαν τόσο διαταραχθεί που το σύστημα δεν θα θύμιζε σε τίποτα "αυτό που ήταν" πριν από τη σύγκρουση.

32 Η όλη εικόνα προκαλεί τον κοινό νου εφόσον αυτός καταφεύγει
Στον Μικρόκοσμο των ατόμων η κατάσταση είναι εντελώς διαφορετική. Κάθε ατομικό "πλανητικό" συγκρότημα βγαίνει από τις αδιάκοπες συγκρούσεις εντελώς αναλλοίωτο. Αυτό τουλάχιστον συμπεραίνουμε από τη χημική του συμπεριφορά. Ότι ένα τόσο ντελικάτο δημιούργημα του Σύμπαντος συγκρουόμενο αδιάκοπα παραμένει ευσταθές και αμετάβλητο. Η όλη εικόνα προκαλεί τον κοινό νου  εφόσον αυτός καταφεύγει στην κλασική φυσική για να ερμηνεύσει τον κόσμο.

33 Προκαθορισμένη όμως από τι;
τα μακροδημιουργήματα του Σύμπαντος έχουν παρελθόν και μέλλον. Έχουν ιστορία. Αυτό δεν ισχύει για τα "όντα" του Μικρόκοσμου. Τα άτομα του Υδρογόνου είναι ίδια από τότε που έκαναν την εμφάνισή τους στο Σύμπαν. Και θα παραμείνουν ίδια. Δεν θα "γεράσουν" ποτέ. Η μορφή τους είναι προκαθορισμένη. Προκαθορισμένη όμως από τι; Για να απαντηθεί αυτό το ερώτημα χρειάστηκε μια επανάσταση. η κβαντική επανάσταση

34 κάθε ατομικός πυρήνας έχει,
Παρά τις σοβαρές αδυναμίες του το πλανητικό μοντέλο του Rutherford ήταν το πρώτο μοντέλο ατόμου που βασιζόταν σε εργαστηριακά δεδομένα. Στα χρόνια που ακολούθησαν έλαβε χώρα η σημαντική παρέμβαση του Niels Bohr αλλά από τις νέες ιδέες που περιείχε το μοντέλο του Rutherford εκείνη για την ύπαρξη ενός πυρήνα δεν ανετράπη ποτέ. Την ίδια περίπου εποχή η ιδέα για ένα πυρήνα με θετικό φορτίο εμπλουτίστηκε από την παραδοχή ότι κάθε ατομικός πυρήνας έχει, με τη σειρά του, κάποια δομή.     .