قال الفيزيائي البريطاني ج. أعلن طومسون عن اكتشاف الإلكترونات

قال الفيزيائي البريطاني ج. أعلن طومسون عن اكتشاف الإلكترونات

في 30 أبريل 1897 ، قام الفيزيائي البريطاني ج. أعلن طومسون اكتشافه أن الذرات تتكون من مكونات أصغر. أحدث هذا الاكتشاف ثورة في طريقة تفكير العلماء حول الذرة وكان له تداعيات كبيرة في مجال الفيزياء. على الرغم من أن طومسون أشار إليها باسم "الجسيمات" ، إلا أن ما وجده يُعرف اليوم أكثر باسم الإلكترون.

لقد اكتشف الجنس البشري بالفعل التيار الكهربائي وسخرته لتحقيق تأثير كبير ، لكن العلماء لم يلاحظوا بعد تركيبة الذرات. حدد طومسون ، الأستاذ الذي يحظى باحترام كبير في جامعة كامبريدج ، وجود الإلكترونات من خلال دراسة أشعة الكاثود. وخلص إلى أن الجسيمات المكونة للأشعة كانت أخف 1000 مرة من أخف ذرة ، مما يثبت وجود شيء أصغر من الذرات. شبه طومسون تكوين الذرات بالبودنج البرقوق ، مع وجود "جسيمات" سالبة الشحنة منتشرة في جميع أنحاء حقل مشحون بشحنة موجبة.

تم دحض تشبيه حلوى البرقوق من قبل إرنست رذرفورد ، الطالب والمتعاون مع طومسون ، في مختبر طومسون في كامبريدج في عام 1910. استنتاج رذرفورد بأن الشحنة الموجبة للذرة تكمن في نواتها أسس نموذج الذرة كما نعرفها اليوم. بالإضافة إلى فوزه بجائزة نوبل الخاصة به ، وظف طومسون ستة مساعدين باحثين ذهبوا للفوز بجوائز نوبل في الفيزياء واثنان ، بما في ذلك رذرفورد ، الحائز على جائزة نوبل في الكيمياء. كما فاز ابنه ، جورج باجيت طومسون ، بجائزة نوبل لدراسته للإلكترونات. بالاقتران مع بحثه الخاص ، أعطت شبكة الباحثين الذريين التي زرعها طومسون للبشرية فهمًا جديدًا ومفصلاً لأصغر اللبنات في الكون.


اكتشاف الإلكترونات

خلال ثمانينيات وتسعينيات القرن التاسع عشر ، بحث العلماء في أشعة الكاثود عن الناقل للخصائص الكهربائية في المادة. تُوج عملهم باكتشاف الفيزيائي الإنجليزي ج. طومسون للإلكترون في عام 1897. أظهر وجود الإلكترون أن التصور البالغ 2000 عام للذرة كجسيم متجانس كان خاطئًا وأن الذرة في الواقع لها بنية معقدة.

بدأت دراسات أشعة الكاثود في عام 1854 عندما قام هاينريش جيسلر ، النافخ الزجاجي والمساعد الفني للفيزيائي الألماني يوليوس بلوكر ، بتحسين الأنبوب المفرغ. اكتشف بلوكر أشعة الكاثود في عام 1858 عن طريق إحكام غلق قطبين كهربائيين داخل الأنبوب ، وإخلاء الهواء ، وإجبار التيار الكهربائي بين الأقطاب. وجد توهجًا أخضر على جدار الأنبوب الزجاجي وعزا ذلك إلى الأشعة المنبعثة من الكاثود. في عام 1869 ، مع وجود فراغات أفضل ، رأى يوهان دبليو هيتورف تلميذ بلوكر ظلًا يلقي به جسم موضوع أمام الكاثود. أثبت الظل أن أشعة الكاثود نشأت من الكاثود. قام الفيزيائي والكيميائي الإنجليزي ويليام كروكس بالتحقيق في أشعة الكاثود في عام 1879 ووجد أنها تنحني بواسطة مجال مغناطيسي يشير اتجاه الانحراف إلى أنها جسيمات سالبة الشحنة. نظرًا لأن اللمعان لا يعتمد على نوع الغاز الموجود في الفراغ أو المعدن الذي صنعت منه الأقطاب الكهربائية ، فقد اعتقد أن الأشعة كانت خاصية للتيار الكهربائي نفسه. نتيجة لعمل كروكس ، تمت دراسة أشعة الكاثود على نطاق واسع ، وأصبحت الأنابيب تسمى أنابيب كروكس.

على الرغم من اعتقاد كروكس أن الجسيمات عبارة عن جسيمات مشحونة مكهربة ، إلا أن عمله لم يحسم مسألة ما إذا كانت أشعة الكاثود جسيمات أم إشعاع مشابه للضوء. بحلول أواخر ثمانينيات القرن التاسع عشر ، قسم الجدل حول طبيعة أشعة الكاثود مجتمع الفيزياء إلى معسكرين. اعتقد معظم الفيزيائيين الفرنسيين والبريطانيين ، متأثرين بكروكس ، أن أشعة الكاثود عبارة عن جسيمات مشحونة كهربائيًا لأنها تتأثر بالمغناطيس. من ناحية أخرى ، اعتقد معظم الفيزيائيين الألمان أن الأشعة كانت موجات لأنها تتحرك في خطوط مستقيمة ولم تتأثر بالجاذبية. كان الاختبار الحاسم لطبيعة أشعة الكاثود هو كيفية تأثرها بالمجالات الكهربائية. ذكر هاينريش هيرتز ، الفيزيائي الألماني المذكور آنفًا ، أن أشعة الكاثود لم تنحرف عندما مرت بين لوحين مشحونين بشكل معاكس في تجربة عام 1892. في إنجلترا J.J. اعتقد طومسون أن فراغ هيرتز ربما يكون معيبًا وأن الغاز المتبقي ربما قلل من تأثير المجال الكهربائي على أشعة الكاثود.

كرر طومسون تجربة هيرتز مع تفريغ أفضل في عام 1897. وجّه أشعة الكاثود بين لوحين من الألمنيوم المتوازيين إلى نهاية الأنبوب حيث لوحظت على شكل إنارة على الزجاج. عندما كانت صفيحة الألمنيوم العلوية سالبة ، تحركت الأشعة لأسفل عندما كانت اللوحة العلوية موجبة ، تحركت الأشعة لأعلى. كان الانحراف متناسبًا مع الفرق في الجهد بين الصفائح. مع ملاحظة كل من الانحرافات المغناطيسية والكهربائية ، كان من الواضح أن أشعة الكاثود كانت عبارة عن جزيئات سالبة الشحنة. أسس اكتشاف طومسون الطبيعة الجسيمية للكهرباء. وفقًا لذلك ، أطلق على جسيماته اسم الإلكترونات.

من حجم الانحرافات الكهربائية والمغناطيسية ، يمكن لطومسون حساب نسبة الكتلة إلى الشحن للإلكترونات. كانت هذه النسبة معروفة للذرات من الدراسات الكهروكيميائية. بقياسه ومقارنته بعدد الذرة ، اكتشف أن كتلة الإلكترون صغيرة جدًا ، فقط 1/1،836 من كتلة أيون الهيدروجين. عندما أدرك العلماء أن الإلكترون أخف بنحو 1000 مرة من أصغر ذرة ، فهموا كيف يمكن لأشعة الكاثود أن تخترق الصفائح المعدنية وكيف يمكن للتيار الكهربائي أن يتدفق عبر الأسلاك النحاسية. في اشتقاق نسبة الكتلة إلى الشحنة ، قام طومسون بحساب سرعة الإلكترون. كان 1 /10 سرعة الضوء ، وبالتالي تصل إلى ما يقرب من 30000 كم (18000 ميل) في الثانية. أكد طومسون ذلك

لدينا في أشعة الكاثود مادة في حالة جديدة ، وهي حالة يتم فيها نقل التقسيم الفرعي للمادة إلى أبعد مما هو عليه في الحالة الغازية العادية ، وهي حالة تكون فيها كل المادة ، أي مادة مشتقة من مصادر مختلفة مثل الهيدروجين ، الأكسجين ، وما إلى ذلك ، من نفس النوع وهذه المادة هي المادة التي تتكون منها جميع العناصر الكيميائية.

وهكذا ، كان الإلكترون أول جسيم دون ذري تم تحديده ، وأصغر وأسرع جزء من المادة معروف في ذلك الوقت.

في عام 1909 قام الفيزيائي الأمريكي روبرت أندروز ميليكان بتحسين طريقة استخدمها طومسون لقياس شحنة الإلكترون بشكل مباشر. في تجربة ميليكان لتقطير الزيت ، أنتج قطرات زيت مجهرية ولاحظ سقوطها في الفراغ بين لوحين مشحونين كهربائيًا. أصبحت بعض القطرات مشحونة ويمكن تعليقها عن طريق تعديل دقيق للمجال الكهربائي. عرف Millikan وزن القطرات من معدل سقوطها عندما كان المجال الكهربائي مغلقًا. من خلال توازن قوى الجاذبية والكهرباء ، يمكنه تحديد شحنة القطرات. كانت جميع الرسوم المقاسة عبارة عن مضاعفات متكاملة لكمية تساوي في الوحدات المعاصرة 1.602 × 10 −19 كولوم. كانت تجربة شحنة الإلكترون التي أجراها ميليكان هي الأولى من نوعها في اكتشاف وقياس تأثير جسيم دون ذري فردي. إلى جانب تأكيد الطبيعة الجسيمية للكهرباء ، دعمت تجربته أيضًا التحديدات السابقة لعدد أفوجادرو. يعطي عدد أفوجادرو الذي يضاعف وحدة الشحنة ثابت فاراداي ، مقدار الشحنة المطلوبة لتحليل مول واحد من أيون كيميائي.


30 أبريل 1897: ج. يعلن طومسون عن الإلكترون. نوعا ما

لإعادة مراجعة هذه المقالة ، قم بزيارة ملفي الشخصي ، ثم اعرض القصص المحفوظة.

لم يعطينا جوزيف جون طومسون الاسم أو التركيب أو الكتلة الدقيقة ، لكنه كان أول من حدد الجسيم دون الذري. استنساخ نقش الصلب من الكهربائي ، 1896

لإعادة مراجعة هذه المقالة ، قم بزيارة ملفي الشخصي ، ثم اعرض القصص المحفوظة.

1897: قال الفيزيائي ج. يخبر طومسون جمهورًا علميًا مذهولًا أنه اكتشف شيئًا أصغر من الذرة ، وجسيمًا ذا كتلة صغيرة وشحنة سالبة.

أخبر البعض من الحضور في المعهد الملكي لبريطانيا العظمى مساء ذلك اليوم طومسون أنهم يعتقدون أنه يسحب أرجلهم. هذا ما يعنيه اسمها.

بصفته مديرًا لمختبر كافنديش في جامعة كامبريدج ، كان طومسون يبحث عن التيارات الكهربائية داخل أنابيب الأشعة المهبطية. ولاحظ أن مجال كهربائي ينحرف عن الأشعة.

كان الباحثون في حيرة من أمرهم بسبب أشعة الكاثود حتى افترض طومسون أن الأشعة هي في الواقع تيارات من جسيمات دون ذرية صغيرة ، أول ما عرف. دعاهم & quotcorpuscles & quot؛ باللاتينية & quotsmall & quot. & quot

اكتشف طومسون أن جسيماته المشحونة سالبة تمثل حوالي واحد في الألف من كتلة ذرة الهيدروجين (1/1836 أو 1/1837 هي النسبة المقبولة اليوم) ، تقابلها شحنة موجبة في مكان آخر من الذرة. كان طومسون غامضًا في عام 1897 ، لكنه افترض لاحقًا أن الإلكترونات السالبة تتدفق في & quot؛ مجال من كهربة موجبة موحدة. & quot (إنشاء النموذج المداري النووي للذرة سيقع على عاتق إرنست رذرفورد ونيلز بور في العقود اللاحقة).

في تعليق على النسخة المنشورة من محاضرة Thomson & # x27s ، اقترح الفيزيائي الأيرلندي جورج ف. فيتزجيرالد أن الجسيمات كانت في الواقع إلكترونات حرة.

اقترح علماء آخرون أن أشعة الكاثود تتكون من جسيمات وحاولوا تحديد كتلتها النسبية وشحنتها. كانت مساهمة Thomson & # x27s الكبيرة هي تقدير هذه النسبة والاعتراف بأن النسبة كانت عالمية ولم تكن & # x27t تعتمد على المواد المحددة. قاده ذلك إلى افتراض أن الجسيمات كانت إحدى اللبنات الأساسية للذرة نفسها ، على الرغم من أنه لم يثبت ذلك تمامًا في وقت محاضرته التاريخية.

حصل طومسون على جائزة نوبل عام 1906 وتقديرًا للمزايا العظيمة لأبحاثه النظرية والتجريبية حول توصيل الكهرباء عن طريق الغازات. & quot؛ حصل على لقب فارس عام 1908.

كان كتابه عام 1907 بعنوان The Corpuscular Theory of Matter ، واستمر في تسمية اكتشافه & quotcorpuscles & quot حتى عام 1913.


ج. ولد طومسون عام 1856 في شيثام هيل ، مانشستر في إنجلترا ، من أبوين اسكتلنديين. في عام 1870 درس الهندسة في جامعة مانشستر المعروفة باسم كلية أوينز في ذلك الوقت ، وانتقل إلى كلية ترينيتي ، كامبريدج في عام 1876. وفي عام 1880 ، حصل على درجة البكالوريوس في الرياضيات (جائزة رانجلر الثانية وجائزة سميث الثانية) وماجستير (مع آدامز) جائزة) في عام 1883. في عام 1884 أصبح أستاذ كافنديش للفيزياء. كان إرنست رذرفورد أحد طلابه ، والذي خلفه لاحقًا في هذا المنصب. في عام 1890 تزوج من روز إليزابيث باجيت ، ابنة السير جورج إدوارد باجيت ، وهو طبيب ثم استاذ ريجيوس للفيزياء في كامبريدج. أنجب منها ابنًا واحدًا هو جورج باجيت طومسون ، وابنتها جوان باجيت طومسون. كانت إحدى أعظم مساهمات طومسون في العلوم الحديثة تتمثل في دوره كمدرس موهوب للغاية ، حيث فاز سبعة من مساعديه في البحث وابنه المذكور أعلاه بجائزة نوبل في الفيزياء. حصل ابنه على جائزة نوبل عام 1937 لإثباته الخصائص الموجية للإلكترونات.

حصل على جائزة نوبل عام 1906 ، "تقديراً للمزايا العظيمة لأبحاثه النظرية والتجريبية حول توصيل الكهرباء بواسطة الغازات". حصل على وسام الفارس عام 1908 وعين في وسام الاستحقاق عام 1912. وفي عام 1914 ألقى محاضرة رومانيس في أكسفورد حول "النظرية الذرية". في عام 1918 أصبح ماجستير في كلية ترينيتي ، كامبريدج ، حيث ظل حتى وفاته. توفي في 30 أغسطس 1940 ودفن في وستمنستر أبي ، بالقرب من السير إسحاق نيوتن.

تم انتخاب طومسون زميلًا في الجمعية الملكية في 12 يونيو 1884 وكان لاحقًا رئيسًا للجمعية الملكية من عام 1915 إلى عام 1920.

مسار مهني مسار وظيفي

أشعة الكاثود

أجرى طومسون سلسلة من التجارب على أشعة الكاثود وأنابيب أشعة الكاثود قادته إلى اكتشاف الإلكترونات والجسيمات دون الذرية. استخدم طومسون أنبوب أشعة الكاثود في ثلاث تجارب مختلفة.

التجربة الأولى

في تجربته الأولى ، حقق في إمكانية فصل الشحنة السالبة عن أشعة الكاثود عن طريق المغناطيسية. قام ببناء أنبوب شعاع كاثود ينتهي بزوج من الأسطوانات بداخلها شقوق. تم توصيل هذه الشقوق بدورها بمقياس كهربي. وجد طومسون أنه إذا كانت الأشعة منحنية مغناطيسيًا بحيث لا تتمكن من دخول الشق ، فإن المقياس الكهربي يسجل شحنة قليلة. خلص طومسون إلى أن الشحنة السالبة لا تنفصل عن الأشعة.

التجربة الثانية

في تجربته الثانية ، حقق في إمكانية انحراف الأشعة بواسطة مجال كهربائي (وهو ما يميز الجسيمات المشحونة). فشل المجربون السابقون في ملاحظة ذلك ، لكن طومسون اعتقد أن تجاربهم كانت معيبة لأنها تحتوي على كميات ضئيلة من الغاز. قام طومسون ببناء أنبوب أشعة الكاثود به فراغ مثالي عمليًا ، ومغطى بطرف واحد بطلاء فسفوري. وجد طومسون أن الأشعة تنحني بالفعل تحت تأثير مجال كهربائي ، في اتجاه يشير إلى شحنة سالبة.

التجربة الثالثة

في تجربته الثالثة ، قاس طومسون نسبة الشحنة إلى الكتلة لأشعة الكاثود عن طريق قياس مدى انحرافها عن طريق المجال المغناطيسي ومقدار الطاقة التي تحملها. ووجد أن نسبة الشحنة إلى الكتلة كانت أعلى بألف مرة من نسبة أيون الهيدروجين (H +) ، مما يشير إلى أن الجسيمات كانت خفيفة جدًا أو مشحونة للغاية.

كانت استنتاجات طومسون جريئة: أشعة الكاثود تتكون بالفعل من جسيمات أطلق عليها "الجسيمات" ، وهذه الجسيمات جاءت من داخل ذرات الأقطاب الكهربائية نفسها ، مما يعني أن الذرات في الواقع قابلة للقسمة. تم التعرف على "الجسيمات" التي اكتشفها طومسون مع الإلكترونات التي اقترحها جي جونستون ستوني.

تخيل طومسون الذرة على أنها مكونة من هذه الجسيمات المتدفقة في بحر من الشحنة الموجبة ، كان هذا هو نموذج حلوى البرقوق الخاص به. ثبت لاحقًا أن هذا النموذج غير صحيح عندما أظهر إرنست رذرفورد أن الشحنة الموجبة تتركز في النواة.

عُرف اكتشاف طومسون في عام 1897 ، وتسبب في ضجة كبيرة في الأوساط العلمية ، مما أدى في النهاية إلى منحه جائزة نوبل في الفيزياء عام 1906.

النظائر وطيف الكتلة

في عام 1913 ، كجزء من استكشافه لتكوين أشعة القناة ، قام طومسون بتوجيه تيار من النيون المتأين عبر مجال مغناطيسي وكهربائي وقياس انحرافه عن طريق وضع لوحة فوتوغرافية في مسارها. لاحظ طومسون بقعتين من الضوء على لوحة التصوير (انظر الصورة على اليمين) ، مما يشير إلى قطعتين مكافئتين مختلفتين للانحراف. خلص طومسون إلى أن غاز النيون يتكون من ذرات ذات كتلتين ذريتين مختلفتين (نيون -20 ونيون -22).

كان هذا الفصل بين نظائر النيون من خلال كتلتها أول مثال على قياس الطيف الكتلي ، والذي تم تحسينه وتطويره لاحقًا إلى طريقة عامة بواسطة تلميذ طومسون F.W. Aston و A.J.

عمل اخر

في عام 1906 أظهر طومسون أن الهيدروجين يحتوي على إلكترون واحد فقط لكل ذرة. سمحت النظريات السابقة بأعداد مختلفة من الإلكترونات.


نسبة الكتلة إلى الشحن

دفع طومسون تجاربه إلى أبعد من ذلك لتحديد نسبة الكتلة إلى الشحن للإلكترونات عن طريق تحويل حزمة من أشعة الكاثود بواسطة المجالات الكهربائية والمغناطيسية. سمحت هذه المعلومات الأكثر دقة حول الإلكترونات وخصائص # 8217 لطومسون ، في عام 1904 ، بصياغة نموذج للذرة يُعرف باسم "نموذج حلوى البرقوق". وصفت كرة من المادة الموجبة التي تضمنت "الجسيمات" أو الإلكترونات ، موزعة على بحر كبير من الشحنة الموجبة.


جوزيف جون طومسون

كان جوزيف جون طومسون ، المعروف باسم جيه جيه طومسون ، فيزيائيًا بريطانيًا وضع النظريات وقدم دليلًا تجريبيًا على أن الذرة كيان قابل للقسمة وليس الوحدة الأساسية للمادة ، كما كان يعتقد على نطاق واسع في ذلك الوقت.

كان جوزيف جون طومسون ، المعروف باسم جيه جيه طومسون ، فيزيائيًا بريطانيًا وضع النظريات وقدم دليلًا تجريبيًا على أن الذرة كيان قابل للقسمة وليس الوحدة الأساسية للمادة ، كما كان يُعتقد على نطاق واسع في ذلك الوقت. أدت سلسلة من التجارب مع أشعة الكاثود التي أجراها قرب نهاية القرن التاسع عشر إلى اكتشافه إلكترون، جسيم ذري سالب الشحنة مع كتلة قليلة جدًا. حصل طومسون على جائزة نوبل في الفيزياء عام 1906 لعمله في استكشاف التوصيل الكهربائي للغازات المختلفة.

ولد طومسون ، وهو ابن بائع كتب ، في 18 ديسمبر 1856 ، في شيثام هيل ، الواقعة شمال مانشستر بإنجلترا. التحق بكلية أوينز عندما كان يبلغ من العمر 14 عامًا ، حيث أصبح مهتمًا بالفيزياء التجريبية ، على الرغم من أنه كان ينوي في البداية ممارسة مهنة الهندسة. توفي والد طومسون بعد سنوات قليلة فقط من دراسته الجامعية ، مما يجعل من الصعب ماليًا على طومسون البقاء في المدرسة. ومع ذلك ، من خلال جهود أسرته والمنح الدراسية ، واصل دراسته في كلية أوينز حتى عام 1876. ثم انتقل بعد ذلك إلى كلية ترينيتي ، كامبريدج ، في منحة دراسية في الرياضيات. ظل مرتبطًا بجامعة كامبريدج بقدرات متفاوتة بقية حياته. في عام 1880 ، حصل طومسون على درجة البكالوريوس في الرياضيات وأصبح ثانيًا في رانجلر ، وهو اللقب الذي يُمنح للفرد الحاصل على ثاني أعلى الدرجات في امتحانات كامبريدج للرياضيات.

بعد التخرج ، أصبح طومسون زميلًا في كلية ترينيتي وبدأ العمل في مختبر كافنديش ، وهو جزء من قسم الفيزياء في كامبريدج. في عام 1883 ، أصبح محاضرًا في كامبريدج وفي العام التالي تم تعيينه أستاذًا للفيزياء التجريبية من كافنديش ، ليصبح خليفة اللورد رايلي. وفي عام 1884 أيضًا ، انتخبت الجمعية الملكية في لندن طومسون زميلًا لها. كان الحصول على مثل هذه التكريمات الكبيرة من قبل عالم شاب أمرًا غير معتاد إلى حد كبير ، ولكنه كان إلى حد كبير نتيجة عمل طومسون المبكر الهام الذي وسع نظريات جيمس كلارك ماكسويل عن الكهرومغناطيسية. ظهرت تغطية هذه الجهود ، التي استمرت على مدى سنوات عديدة ، في أطروحة طومسون عام 1892 ملاحظات على الأبحاث الحديثة في الكهرباء والمغناطيسية.

في أوائل تسعينيات القرن التاسع عشر ، ركز الكثير من أبحاث طومسون على التوصيل الكهربائي للغازات. خلال زيارة للولايات المتحدة عام 1896 ، ألقى سلسلة من المحاضرات تناقش النتائج التي توصل إليها. في عام 1897 ، تم نشر المحاضرات باسم تصريف الكهرباء عن طريق الغازات. في نفس العام ، عندما عاد طومسون إلى كامبريدج ، قام بأهم اكتشاف علمي له ، وهو اكتشاف الإلكترون (الذي أشار إليه في البداية باسم جسيم). في 30 أبريل 1897 ، أعلن طومسون اكتشافه للجمهور أثناء إلقاء محاضرة في المعهد الملكي. تم استبعاد الأدلة التي قدمها لدعم ادعاءاته النظرية من سلسلة من التجارب المبتكرة مع أنابيب أشعة الكاثود. في إحدى التجارب ، حاول طومسون استخدام المغناطيسية لمعرفة ما إذا كان يمكن فصل الشحنة السالبة عن أشعة الكاثود ، وفي تجربة أخرى حاول تحويل الأشعة بمجال كهربائي ، وفي تجربة ثالثة قام بتقييم نسبة الشحنة إلى الكتلة للأشعة. . أدت هذه الدراسات وغيرها التي أجراها طومسون وآخرون بسرعة إلى قبول واسع النطاق لاكتشاف طومسون.

بمجرد قبول وجود الإلكترون ، كانت الخطوة التالية هي النظر في كيفية دمج الجسيمات في الذرة. كان طومسون في البداية مؤيدًا قويًا لما يسمى عمومًا بـ نموذج ذري بودنغ البرقوق أو ال نموذج طومسون الذري، على الرغم من أن العديد من التمثيلات الأخرى للذرة قد اقترحها معاصروه. وفقًا لوجهة نظر طومسون ، كانت كل ذرة عبارة عن كرة موجبة الشحنة بها إلكترونات منتشرة في جميع أنحاءها (مثل قطع الفاكهة في حلوى البرقوق). حافظ على هذه الفكرة حتى أشار البحث التجريبي والعمل النظري إلى أن النموذج الذري الذي وصفه إرنست رذرفورد ، وهو طالب سابق في طومسون ، كان أكثر احتمالًا في عام 1911. وصف نموذج رذرفورد الذري بنية الذرة كنواة موجبة الشحنة تدور حولها الإلكترونات سالبة الشحنة. نتج عن البحث منذ ذلك الوقت التخلي عن نموذج رذرفورد لصالح النماذج الذرية الأخرى.

طوال معظم حياته ، كان طومسون شخصية علمية بارزة في بريطانيا. شغل العديد من المناصب الإدارية وحصل على العديد من الجوائز المرموقة بالإضافة إلى جائزة نوبل. شغل طومسون منصب رئيس الجمعية الملكية من عام 1915 إلى عام 1920 ، وحصل على العديد من الميداليات من قبل المنظمة ، بما في ذلك الميدالية الملكية (1894) ، وميدالية هيوز (1902) وأعلى وسام كوبلي (1914). في عام 1908 ، كرمت العائلة المالكة طومسون بميدالية الفروسية ، وفي العام التالي انتخب رئيسًا للجمعية البريطانية لتقدم العلوم. تم الاعتراف بمساهماته أيضًا من خلال وسام الاستحقاق (1912) ، وانتخابه على درجة الماجستير في كلية ترينيتي (1918) وشهادات فخرية من جامعات حول العالم.

تزوج طومسون في عام 1890. كانت زوجته روز إليزابيث باجيت ، ابنة السير جورج إي باجيت ، أستاذة ريجوس للفيزياء في كامبريدج. وكان الزوجان طفلين. سار ابنهما ، جورج باجيت طومسون ، على خطى والده ، وحاز على جائزة نوبل في الفيزياء عن عمله في مجال الإلكترون.


استغرق اكتشاف الإلكترون عقودًا وتعدد العلماء

في هذه الحلقة حول تاريخ نظرية الذرة ، يناقش أستاذ الفيزياء (وأبي) دين زولمان اكتشاف الإلكترون. على الرغم من أن أحد العلماء الموهوبين حصل على الفضل ، إلا أنه حصل على مساعدة. & # 8211 كيم

بقلم دين زولمان
في العقد الأخير من القرن التاسع عشر ، بدأت الاكتشافات اتجاهات جديدة في تفكيرنا حول تكوين المادة. كان اثنان من هذه الاكتشافات - النشاط الإشعاعي والأشعة السينية - عرضيًا إلى حد ما. سننظر في كل منهم في المشاركات المستقبلية. آخر & # 8212 تحديد الإلكترون كعنصر من عناصر المادة - كان نتيجة لبحث دقيق وتطوير تقنيات محسنة. في هذا المنشور ، سأناقش الإلكترون ، وكيف تم اكتشافه ، وبعض الآراء الحديثة حول ما إذا كان هذا البحث اكتشافًا حقًا.

السنة المقبولة عمومًا لـ & # 8220Discovery & # 8221 للإلكترون هي عام 1897. ومع ذلك ، كان لهذا الاكتشاف جذوره في البحث والتطوير حتى النصف الأول من القرن التاسع عشر. نظرًا لأن بحثًا كهذا يعتمد دائمًا على العمل السابق ، فإنني أجد صعوبة في معرفة إلى أي مدى يجب العودة. لقد اخترت أن أبدأ القصة مع هاينريش جيسلر (1814-1879).

كان جيسلر صانع أدوات صنع في عام 1857 أنابيب تفريغ كهربائية. كانت هذه الأنابيب عبارة عن أسطوانات زجاجية طويلة ومختومة ولها أقطاب معدنية في كل طرف. قام جيسلر بتوصيل جهد عالي عبر قطبين واستخدم اختراعًا آخر له ، وهو مضخة التفريغ لتقليل الضغط داخل الأنبوب. وجد أن الغاز داخل الأنبوب سيتوهج ، ويعتمد اللون على الغاز المحتجز بداخله. تُظهر الصورة أدناه رسمًا نُشر عام 1869 لعدة أنابيب مختلفة من جيسلر. قد تذكرك هذه الأدوات بأضواء النيون ويجب أن تفعل ذلك. الأنابيب المستخدمة في أضواء النيون هي اختلافات حديثة في أنابيب جيسلر.

بقلم M. Rapine (المجال العام)

أجرى جيسلر بحثًا لتحسين الأنابيب. قدم العديد من الأنابيب للباحثين الآخرين وباعها لغير العلماء لأغراض الترفيه والتزيين.

شعاع الكاثود

السير وليام كروكس كما رسمه السير ليزلي وارد في عام 1902 (المجال العام)

كان أحد الباحثين ويليام كروكس (1832-1919). قام كروكس بتحسين الأنبوب وأجرى العديد من التجارب. كان أحد استنتاجاته أن شيئًا ما ينبعث من القطب السالب ويتحرك في خط مستقيم إلى الطرف الموجب للأنبوب. كل ما كان يتحرك يبدو أنه يتصرف إلى حد ما مثل أشعة الضوء. كان يسمى الطرف السالب للجهاز الكهربائي بالكاثود ، لذلك أصبحت هذه & # 8220 الأشياء & # 8221 تعرف باسم أشعة الكاثود وسميت الأوعية بأنابيب أشعة الكاثود. (إذا كنت ترغب في رؤية عدة صور لأنابيب Geissler و Crookes ، فيجب عليك زيارة موقع أنبوب أشعة الكاثود.)

تمامًا مثل الضوء ، يمكن لأشعة الكاثود أن تلقي بظلالها. في تجربة مشهورة. أدخل كروكس صليبًا مالطيًا في أنبوب. رأى أن ظل الصليب قد أُلقي على نهاية الأنبوب. ومع ذلك ، فإن أشعة الكاثود تصرفت في بعض النواحي بشكل مختلف عن الضوء. على سبيل المثال ، يمكن أن تنحرف عن طريق مجال مغناطيسي.

بواسطة D-Kuru ، تُستخدم بموجب شروط ترخيص Creative Commons BY-SA 2.0

تم تطوير عرضين مختلفين لأشعة الكاثود. استنتج معظم الفيزيائيين البريطانيين أن التجارب أشارت إلى أن "الأشعة" هي نوع من الجسيمات. اقترح كروكس أنها كانت جزيئات سالبة الشحنة. في القارة الأوروبية ، في ألمانيا بشكل أساسي ، قاد السلوك الشبيه بالضوء الفيزيائيين إلى استنتاج مفاده أن الأشعة كانت اضطرابات في الأثير.

كان لدى كل جانب بعض الأدلة التجريبية لدعم وجهة نظره. في ذلك الوقت ، كان من المعروف أن الضوء عبارة عن موجة تعبر الأثير ، وكان من المفترض أن تنتقل جميع الموجات والاضطرابات الأخرى في الأثير بنفس سرعة الضوء. ومع ذلك ، تحركت أشعة الكاثود بسرعات أبطأ بكثير. لذلك كانت هذه الحقيقة مؤشرا على أن الأشعة لم تكن اضطرابات في الأثير ولكن الجسيمات. أيضًا ، على جانب الجسيم ، انحرفت الأشعة بواسطة مجال مغناطيسي ، مما يشير إلى أن لديهم شحنة كهربائية.

الذرات لها "جسيمات"

أجرى العديد من العلماء البارزين الذين شاركوا في هذا النقاش أيضًا أعمالًا تتعلق بنموذج الذرة كدوامة في الأثير الذي ناقشناه الشهر الماضي. أحدهم كان جون جوزيف طومسون (1856-1940). ذكرت الشهر الماضي أنه كتب ورقة نظرية عن الدوامات في الأثير. في عام 1884 ، أصبح أستاذ الفيزياء بكافنديش في جامعة كامبريدج حيث أجرى العديد من الدراسات التجريبية. في عام 1895 ، تم اكتشاف أن الأشعة السينية قادمة من أنبوب كروكس (المزيد عن هذا الاكتشاف في المرة القادمة). أثارت هذه النتيجة اهتمام Thomson & # 8217s بأشعة الكاثود. شرع في قياس نسبة كتلة شعاع الكاثود إلى شحنته الكهربائية. ويرد أدناه رسم وصورة لجهازه.

بواسطة J.J. طومسون (مجلة فلسفية ، 44 ، 293 (1897 ، المجال العام)

صورة من متحف العلوم بلندن / مكتبة صور العلوم والمجتمع (تُستخدم بموجب شروط ترخيص Creative Commons BY-SA 2)

في الرسم يسمى الكاثود C. حيث تنبعث أشعة الكاثود. العنصر المميز A هو القطب الموجب (الأنود) بحيث تنجذب إليه أشعة الكاثود. ولكن يوجد شق في الأنود ، لذلك تمر بعض أشعة الكاثود من خلال الشق وتواصل رحلتها. يضيق الكائن B شعاع الأشعة التي تمر إلى المنطقة التالية. D و E عبارة عن صفائح معدنية يمكن توصيلها بالبطارية. لا يظهر في الرسم ولكن ظاهرين في الصورة هما ملفان من الأسلاك يمكن استخدامهما لإنشاء مجال مغناطيسي. باستخدام كل هذه المعدات ، يمكن لطومسون ومساعديه تحويل أشعة الكاثود لأعلى أو لأسفل. قم بتوصيل الجانب الإيجابي للبطارية بـ D والسالب بـ E وتتحرك الأشعة لأعلى. عكسها وتتحرك لأسفل. المجال المغناطيسي أكثر تعقيدًا بعض الشيء ، ولكن يمكن إنشاء حركة لأعلى ولأسفل من خلال اتجاه التيار الكهربائي في الملفات.

كانت خطة Thomson & # 8217s هي موازنة القوى الكهربائية والمغناطيسية بحيث تمر أشعة الكاثود مباشرة عبر أجهزته على الرغم من تعرضها لقوى كهربائية ومغناطيسية. من الفولتية والتيارات ، يمكنه تحديد حجم هذه القوى. بعد ذلك ، بعد إجراء بعض الجبر مع المعادلات التي تم تطويرها خلال القرن التاسع عشر ، يمكن أن يتوصل إلى قيمة لنسبة كتلة شعاع الكاثود إلى شحنته. لم يستطع تحديد الشحنة بنفسها أو الكتلة بمفردها. سمحت قياساته فقط بتحديد النسبة.

ومع ذلك ، كانت هذه النسبة كافية للإشارة إلى أن أشعة الكاثود كانت شيئًا مختلفًا تمامًا عن أي كائن معروف. أولاً ، كانت جسيمات. لا يمكن أن ينحرف أي اضطراب في الأثير بهذه الطريقة. ثانيًا ، كانت النسبة التي قاسها طومسون مختلفة بنحو 1000 مرة عما كان يتوقعه إذا كانت أشعة الكاثود عبارة عن ذرات. ومع ذلك ، لم يستطع من خلال التجربة تحديد أيهما كان مختلفًا. يمكن أن تكون الكتلة أصغر 1000 مرة أو قد تكون الشحنة الكهربائية أكبر 1000 مرة. (لم تكن قياسات طومسون جيدة إلى هذا الحد. فنحن نعلم اليوم أن الإلكترون أقل كتلة بنحو 1800 مرة من نواة الهيدروجين. ولكن لم يتم قياس أي شيء قريب من هذا الصغر ، لذا فإن الانحراف بكمية كبيرة لا يهم.)

رهان طومسون على أن تكون الكتلة أصغر. في 30 أبريل 1897 ، أعلن في محاضرة عامة عن اكتشاف "الجسيمات" ، التي قال إنها مكونات صغيرة جدًا من جميع الذرات. على مدى السنوات القليلة التالية ، أكمل العديد من التجارب الأخرى ، بما في ذلك واحدة مكنته من تحديد كتلة الجسيمات. في النهاية ، بنى نموذجًا للذرة يتضمن الجسيمات. لكني سأحفظ ذلك لنشره لاحقًا.

في منشور سابق ، ذكرت جورج ستوني (1826 - 1911) الذي صاغ كلمة إلكترون في عام 1891. بدأ آخرون في استخدام هذا الملصق لجسيمات أشعة الكاثود ، لكن طومسون لم يفعل ذلك. في خطاب قبول جائزة نوبل (1906) ، أشار طومسون إلى & # 8220 ناقلات الكهرباء السلبية & # 8221 كـ & # 8220corpuscles. & # 8221 في النهاية ، أصبح & # 8220electron & # 8221 الاسم المقبول عمومًا.

إذن ، من الذي يستحق الفضل؟

يناقش مؤرخو وفلاسفة العلوم الكثير من المناقشات حول اكتشاف الإلكترون. أدت الكثير من التجارب إلى Thomson & # 8217s. وأجرى آخرون تجارب مماثلة في نفس الوقت تقريبًا. لذا ، هل يجب أن يستحق Thomson الفضل في & # 8220discovery & # 8221 عندما كانت مجرد خطوة واحدة في عملية متعددة الخطوات؟ علاوة على ذلك ، لم يكن تأثير إعلان Thomson & # 8217 فوريًا. استغرق الأمر بعض الوقت لامتصاص.

سيستخدم بعض الفلاسفة هذا المثال لمناقشة معنى اكتشاف شيء جديد. لا أريد الذهاب إلى هناك. من الواضح أن عمل Thomson & # 8217 كان خطوة مهمة في فهمنا لبنية المادة. لقد بني على عمل الآخرين والبناء عليه. كان بعض الأشخاص يقومون بعمل مماثل في نفس الوقت. هذه هي الطريقة التي يحدث بها العلم.

في المرة القادمة سننظر إلى شيء كان من الواضح أنه اكتشاف - الأشعة السينية.

نصوص ما بعد

  • بالإضافة إلى كونه عالمًا ممتازًا ، كان طومسون أيضًا معلمًا موهوبًا. حصل سبعة من مساعديه الباحثين وابنه على جوائز نوبل.
  • قد يبدو أنبوب أشعة الكاثود كجهاز مقصور على فئة معينة. ومع ذلك ، حتى وقت قريب جدًا ، كان لدينا جميعًا واحدًا على الأقل في منازلنا. قبل أجهزة التلفزيون ذات الشاشات المسطحة ، كان أنبوب الصورة الموجود على أجهزة التلفزيون لدينا عبارة عن نسخة متطورة من أنبوب أشعة الكاثود. في الخلف كان هناك جهاز يعمل على تسريع الإلكترونات. كان مشابهًا تمامًا للأجزاء A و C في مخطط Thomson & # 8217s. ثم قامت الملفات المغناطيسية المشابهة لملفات الأسلاك في جهاز Thomson & # 8217s بتطبيق قوى لتوجيه الإلكترونات إلى مواقع مختلفة في مقدمة الشاشة. بالطبع ، القيام بذلك هو طريقة رأينا فيها صورة تتطلب بعض التكنولوجيا التي لم تكن متاحة حتى القرن العشرين. لكن المبادئ الأساسية هي نفسها إلى حد كبير كما كانت عندما ج. Thomson identified cathode rays as corpuscles that eventually came to be called electrons.
  • You can try a virtual version of Thomson’s experiment. This one shows a drawing of modern equipment such as students would use today. In this simulation, changing the current changes the magnetic force while changing the voltage changes the electric force. Another has the same experiment, but it is set in apparatus similar to that of Thomson. For this one, E is the electric field, and B is the magnetic field.

Images via Wikimedia Commons.

Dean Zollman is university distinguished professor of physics at Kansas State University where he has been a faculty member for more than 40 years. During his career he has received four major awards — the American Association of Physics Teachers’ Oersted Medal (2014), the National Science Foundation Director’s Award for Distinguished Teacher Scholars (2004), the Carnegie Foundation for the Advancement of Teaching Doctoral University Professor of the Year (1996), and AAPT’s Robert A. Millikan Medal (1995). His present research concentrates on the teaching and learning of physics and on science teacher preparation.


Discovery of the Electron

Thomson continued to investigate the cathode rays, and he calculated the velocity of the rays by balancing the opposing deflection caused by magnet and electric fields in a cathode ray tube. By knowing the velocity of the cathode rays and using a deflection from one of the fields, he was able to determine the ratio of electric charge (e) to the mass (m) of the cathode rays. He continued this line of experimentation and introduced various gases into the cathode tube and found that the ratio of the charge to mass (e/m) didn’t depend on the type of gas in the tube or the type of metal used in the cathode. He also determined that the cathode rays were about a thousand times lighter than the value already obtained for hydrogen ions. In further investigations, he measured the charge of electricity carried by various negative ions and found it to be the same in gaseous discharge as in electrolysis.

From his work with the cathode tube and comparison with results derived from electrolysis, he was able to conclude that cathode rays were negatively charged particles, fundamental to matter, and much smaller than the smallest known atom. He called these particles 𠇌orpuscles.” It would be a few years later before the name 𠇎lectron” would come into common usage.

Thomson first announced his idea that cathode rays were corpuscles at a Friday evening meeting of the Royal Institution in late April 1897. The suggestion put forth by Thomson that the corpuscles were about one thousand times smaller than the size of the then smallest particle known, the hydrogen atom, caused a stir in the scientific community. Also, the idea that all matter was made up of these small corpuscles was a real change in the view of the inner workings of the atom. The notion of the electron, or the smallest unit of negative charge, was not new however, Thomson’s assumption that the corpuscle was a fundamental building block of the atom was radical indeed. He is credited with the discovery of the electron since he provided experimental evidence of the existence of this very small fundamental particle—of which all matter consists. His work would not go unnoticed by the world, and in 1906 he was awarded the Nobel Prize in physics "in recognition of the great merits of his theoretical and experimental investigations on the conduction of electricity by gases." Two years later, he was knighted.

Thomson&aposs Plum Pudding model of the atom.


Impact

J. J. Thomson's identification of the electron in 1897 focused new attention on questions of atomic structure. Thomson conjectured that the electron was a fundamental building block of matter or atoms, and along with his colleagues at Cambridge attempted to build upon his discovery in order to model atomic structure with theoretical speculations and extensive experimental investigations, particularly scattering experiments. They struggled to explain many observations, such as the nature of positive charge, the relation between number of electrons and atomic weight, and the mechanical stability and chemical properties of atoms. While the Cambridge scientists and others working within the framework they had established came up with models of the atom that successfully accounted for many of these phenomena, the behavior of atoms came to be explained much more effectively as physicists adopted the ideas of quantum science beginning about 1912.

Other investigations also built upon Thomson's discovery. Further research by Thomson, as well as work by Henri Becquerel (1852-1908), Lenard, Ernst Rutherford (1871-1937), and others, helped to show that the electron identified by Thomson was the same as the negatively charged particles observed in phenomena such as radioactivity and the photoelectric effect. American scientist Robert Millikan (1868-1953) improved upon Thomson's measurement of the charge on the electron by observing the motion of charged oil drops. By the 1920s, scientists were studying electrons within the framework of quantum physics, and began to explore the theory that electrons behaved not only as particles but also as waves. Several Nobel Prizes were given for early research related to the discovery and study of the electron, including one to Thomson in 1906 and to Millikan in 1923. As testimony to Thomson's influence as a teacher, seven of his research assistants also went on to win Nobel Prizes for physical research.

The impact of the discovery of the electron extended far beyond science. Throughout the nineteenth century, research into electrical phenomena had been intertwined with efforts to advance practical uses of electricity such as the telegraph and electrical power. The investigations of Thomson's era helped bring about the rapid invention and development of "wireless telegraphy," or radio, and led to the invention of television and later the development of microwave technologies such as radar. Radio arose in part from investigations into the nature of the electromagnetic "ether" or atmosphere, a subject that Thomson also addressed in his research. The invention of television is more directly indebted to the discovery of the electron, as electronic television is based on cathode ray tubes in which a beam of electrons is aimed at a screen. While Thomson's experiments and theories did not result directly in any of these inventions, his contributions advanced understanding of the nature and behavior of electrical processes and atomic structure, making such technological developments easier and faster.


Problem #5: Describe the Atom [Solved]

Describe the atom, giving a brief historical background development that led to the present description.

As said in the previous problem, an atom is the smallest part of an element that can exist chemically. But the atom is not the ultimate particle of matter it is itself made of smaller particles called sub-atomic particles and it has a structure.

The atom has been an object of discussions and studies since antiquity. Greek Philosophers asked the question: What are the ultimate constituents of matter? Among the ideas proposed at that time is Democritus’s suggestion that matter discontinuous, i.e. matter is composed of atoms (in Greek, atomos means indivisible).

But it is at the beginning of 19 th Century that real scientific research about the nature and structure of the atom started. From that time up to now, many atomic models have been proposed:

I. Dalton’s Atomic Model

In 1803, the British chemist and physicist advanced a first scientific proposition of an atomic model or atomic theory. In his theory:

  1. Elements consist of indivisible small particles called “atoms”
  2. All atoms of the element are identical. Different elements have different types of atoms
  3. An atom can neither be created nor destroyed
  4. Compounds are formed when atoms of different elements join in simple ratios to form molecules
Source: Analist Chemistry Blog

Although this model constituted the cornerstone in the study of matter, it was discovered later on that some of the statements were right (4), others half-truth (2), others wrong (1, 3).

II. Thomson’s Atomic Model


Figure 1a: Cathode Ray Experiment
Source: Study.com


Figure 1b: JJ Thomson Atomic Model (Plum pudding atomic model)
Source: classnotes.org.in

ثالثا. Rutherford’s Atomic Model

In 1911, Ernest Rutherford, New Zealand-born British physicist, a former student of J.J. Thomson, after his gold foil experiment (Fig.2), proposed a new atomic model.

Figure 2: Gold Foil Experiment
Source: padakshep.org

In that model, almost the total mass of the atom is concentrated in the nucleus, surrounded by an empty space occupied by the tiny electrons revolving around the nucleus.


Figure 3: Rutherford's Atomic Model (Planetary Atomic Model)
Source: sutori.com

But this model couldn’t explain why the electrons, negatively charged, wouldn’t be attracted by the positively charged nucleus and spiral into the nucleus. According to James C. Maxwell, “An electron that is accelerating radiates energy. As it loses energy, it spirals in to the nucleus". Hence the atom proposed by Rutherford couldn’t be stable!

رابعا. Bohr’s Atomic Model

In 1913, in order to solve the problem raised by Rutherford’s atomic model, Niels Bohr introduced the concept of quantization of atomic energy levels.

Only if an electron receives the appropriate energy corresponding to the difference between two energy levels, ΔE = En2 – En1= hν, then it can jump (excited state) from n1 level to n2level. But since the excited state is not stable, the electron will return back to the non-excited state or ground state by emitting the absorbed energy.


Formation of the Absorption and Emission Spectra of Hydrogen
Source: intl.siyavula.com

You have certainly observed the emission phenomenon when you drop willingly or accidentally some crystals of salt (NaCl) in a blue flame: a very brilliant yellow flame is observed, which is the emission flame of Sodium atom.

Emission Flame of Sodium
Source: thoughtco.com


Flame Test
Source: dornsife.usc.edu

Although Bohr’s atomic model helped in explaining some phenomena and behaviors of the atom, it has its own weaknesses:

  • This model applies well for Hydrogen atom, the simplest atom of the chemical elements, made of 1 proton and 1 electron it couldn’t apply for multi-electron (more than 1 electron) species
  • It is against the Heisenberg’s Uncertainty Principle, since in this model, the electron can be localized at any point of the orbit. The uncertainty principle states that it is not possible to know with high accuracy both the position and momentum of a moving particle.

V. Quantum Mechanical Model of the Atom

This model was introduced by Erwin Schrodinger in 1926. Schrodinger’s model considers that an electron cannot be localized precisely on an orbit or point due to Heisenberg’s Uncertainty Principle. But only the probability of finding an electron in a certain region can be estimated.

In this model, an electron in an orbital is described by 4 quantum numbers:

  1. ال principal quantum number: n = 1, 2, 3, 4. gives the main or principal energy level. Traditionally those energy levels have been named by letters: K, L, M, N .
  2. ال orbital quantum number, l: with values: (n – 1), (n – 2) . 1, 0. It shows the angular moment of the electron. It gives the shape of the orbital. Traditionally the orbital quantum numbers have been given specific letters to identify them: s(l = 0), p(l = 1), d(l = 2), f(l = 3), etc.
  3. ال magnetic quantum number, (ml): ml = + l, +(l – 1), . 1 , 0, -1, . –(l -1), -l, which governs the energies of electrons in external magnetic fields. It gives the orientation of the orbital.
  4. ال spin of electron: an electron can spin around its axis, clock or anti-clockwise that quantum number, represented by the symbol s, indicates the spinning movement of the electron it can take two values: s = +1/2, -1/2, sometime represented by the signs ↑, ↓.

The first 3 quantum numbers describe an orbital in terms of the principal quantum number, its shape and its orientation.


s, p, and d Orbitals
Source: chemsite.lsrhs.net

السادس. Chadwick

In May 1932, James Chadwick announced that the atomic nucleus contains a new uncharged particle, which he named the ‘neutron". This discovery helped to explain the existence of Isotopes.

This discovery concluded more than 1 1/3 century of research on the composition and the structure of the atom, made of:

  • Nucleus: the center of the atoms where Protons(p) positively charged and Neutrons (n) with no charge are found.
  • Electrons(e), negatively charged that surround and move around the nucleus.
  • In an atom, the number of protons is equal to the number of electrons that is why an atom is neutral.

Representation of an atom:

X = Chemical symbol of the element

أ = Mass number, equal to number of protons + number of neutrons

ض = Number of protons أو العدد الذري, equal to the number of electrons


شاهد الفيديو: تجربة تومسون مع الإلكترونات