‫התפתחות מודל האטום‬ ‫תגליות חשובות ‪ ‬שינוי בחשיבה ‪ ‬מודל חדש‬ ‫מודל ארבעת היסודות מוצג ע"י‬ ‫אריסטו במאה הרביעית לפנה"ס‪.‬‬ ‫דמוקריטוס‬ ‫א ט ו ם = בלתי ניתן לחלוקה‪.‬‬ ‫המאה ה‪18‬‬ ‫אנטואן לבואזייה‪,‬‬ ‫מדען צרפתי מחונן‬ ‫וג'וזף פריסטלי‪,‬‬ ‫מורה בריטי שהפך‬ ‫למדען‪ .‬מגלים את‬ ‫החנקן והחמצן‬ ‫והרכב המים‪.‬‬ ‫דלטון‬ ‫‪ .1‬החומרים עשויים מאטומים שאינם ניתנים לחלוקה‪.‬‬ ‫‪ .2‬אטומים של אותו יסוד זהים בתכונותיהם‪.‬‬ ‫‪ .3‬אטומים מתרכבים עם אטומים אחרים ליצירת‬ ‫תרכובות‪.‬‬ ‫עקרונות אלו הביאו לפיתוחו של מודל חדש למבנה האטום‪.‬‬ ‫המודל תיאר את האטום ככדור מלא וקשיח‪.‬‬ ‫תומסון‬ ‫פיזיקאי החוקר קרינה בקתודות‪.‬‬ ‫ניסוי קתודה‬ ‫מודל עוגת הצימוקים‪:‬‬ ‫גוש זעיר בעל מטען חיובי שבתוכו מפוזרים‬ ‫האלקטרונים השליליים‪.‬‬ ‫ב‪ 1891‬גילה פיסיקאי צרפתי בשם הנרי בקרל את‬ ‫תופעת הרדיואקטיביות‪.‬‬ ‫ב‪ 1903 -‬הוא חלק את פרס נובל בפיזיקה עם פייר‬ ‫ומארי קירי שאחר כך זכתה בפרס נובל נוסף על‬ ‫גילוי היסודות פולוניום ורדיום‪.‬‬ ‫תגובות גרעין ורדיואקטיביות‬ ‫‪ ‬רדיואקטיביות ‪ -‬התפרקות אטומים שגרעינם לא יציב תוך פליטת‬ ‫קרינה ‪ (, , ).‬נוצרים יסודות חדשים‪.‬‬ ‫‪ ‬קרינה רדיואקטיבית ‪ -‬קיימים שלושה סוגים‪: , , .‬‬ ‫‪‬המורכבת מ ‪h‬פרוטונים ושני נויטרונים ‪ -‬חיובית‪.‬‬ ‫‪ ‬המורכבת מאלקטרון ‪ -‬שלילית‪.‬‬ ‫‪ ‬קרינה אלקטרומגנטית ‪ -‬חסרת מטען‪.‬‬ ‫ארנסט רתרפורד היה פיזיקאי ניו זילנדי שעבד בשלב‬ ‫מסויים עם תומסון והמשיך לקבל פרס נובל בכימיה על‬ ‫גילוי גז אציל‪.‬‬ ‫ב‪ 1911‬ארנסט רתרפורד מדריך תלמיד שלו בניסוי שייחשב‬ ‫לפורץ דרך‪:‬‬ ‫ניסוי עלה הזהב של רתרפורד‬ ‫לפי המודל של תומסון כל החלקיקים היו צריכים לעבור דרך עלה‬ ‫הזהב‪.‬‬ ‫התוצאות ‪:‬‬ ‫‪ 90% .1‬מחלקיקי ה‪ α‬עברו דרך‬ ‫העלה ללא שינוי‪.‬‬ ‫‪ 9.9% .2‬מחלקיקי ה‪ α‬עברו‬ ‫דרך העלה ושינו זווית‪.‬‬ ‫‪ 0.1% .3‬מחלקיקי ה‪ α‬חזרו‬ ‫חזרה‪.‬‬ ‫מסקנות‪:‬‬ ‫‪ .1‬מרבית האטום ריק ולכן‬ ‫החלקיקים עברו דרך העלה‪.‬‬ ‫‪ .2‬בעלה יש חלקיק קטן בעל‬ ‫מטען חיובי שדחה את‬ ‫חלקיקי ה‪ α‬ששינו זווית‪.‬‬ ‫‪ .3‬החלקיק החיובי הוא בעל‬ ‫מסה גבוהה שגורם לחלקיק‬ ‫‪ α‬שפוגע בו לחזור חזרה‪.‬‬ ‫גילוי הפרוטון‬ ‫עם סיום מלחמת העולם הראשונה חזר רתרפורד לעבודת החקר‪.‬‬ ‫תגלית חדשה התגלתה‪:‬‬ ‫חלקיק חיובי אשר כונה על ידי רתרפורד “פרוטון”‪ ,‬היות ושיער‬ ‫שזוהי אבן הבניין של כל היסודות‪.‬‬ ‫“פרוטון” = “חלקיק ראשון” רתרפורד חשב כי כל היסודות הם‬ ‫כפולות של הפרוטון‪.‬‬ ‫צ'דוויק‬ ‫ב ‪ 1932‬גילה צ’דוויק‪ ,‬תלמידו של רתרפורד את הניוטרון‪.‬‬ ‫הוא הסיק כי‪:‬‬ ‫פרוטון‬ ‫הגרעין מורכב משני סוגי חלקיקים‪:‬‬ ‫חלקיקים בעלי מטען חיובי ‪-‬פרוטונים‬ ‫וחלקיקים ניטראליים חשמלית ‪ -‬ניוטרונים‪.‬‬ ‫ניוטרון‬ ‫גרעין‬ ‫גל מן וצוויג‪,‬ארה"ב ‪1964‬‬ ‫במחצית הראשונה של המאה העשרים‪ ,‬החלו מדענים לאסוף נתונים‬ ‫שהצביעו על קיומם של חלקיקים קטנים מהפרוטונים והנויטרונים‪.‬‬ ‫במהלך המחקר התגלו הרבה מאוד חלקיקים‪.‬‬ ‫ב‪ 1964 -‬שיערו החוקרים כי יש רק שלושה סוגי חלקיקים וקראו‬ ‫להם קווארקים‪.‬‬ ‫הקווארקים הם המרכיבים של הפרוטון והנויטרון‬ ‫שבגרעין‪.‬‬ ‫בלימודנו לא נתעמק בחלקיקים אלו‪.‬‬ ‫מודל האטום הגרעיני‬ ‫המודל מורכב מגרעין וענן אלקטרונים‪.‬‬ ‫גרעין‪ :‬חלק האטום המכיל פרוטונים וניוטרונים‪ ,‬בעל‬ ‫מטען חיובי‪ ,‬מכיל את מרבית מסת האטום‪.‬‬ ‫מספר הפרוטונים בגרעין קובע את סוג האטום‪,‬היסוד‬ ‫ענן האלקטרונים‪ :‬חלק האטום המכיל אלקטרונים‪ ,‬בעל‬ ‫מטען שלילי ובעל מסה זניחה‪.‬‬ ‫חלקיקים באטום‪:‬‬ ‫חלקיק‬ ‫מסה בק"ג‬ ‫מסה‬ ‫(יחסית)‬ ‫מטען‬ ‫מיקום‬ ‫פרוטון ‪p‬‬ ‫‪10-27‬‬ ‫‪1‬‬ ‫‪+1‬‬ ‫גרעין‬ ‫ניוטרון ‪n‬‬ ‫‪10-27‬‬ ‫‪1‬‬ ‫‪0‬‬ ‫גרעין‬ ‫אלקטרון ‪e‬‬ ‫‪10-31‬‬ ‫‪~0‬‬ ‫‪-1‬‬ ‫ענן‬ ‫אלקטרונים‬ ‫מהם השאלות שעולות בעקבות‬ ‫מודל זה?‬ ‫‪ .1‬למה הגרעין לא מתפרק?‬ ‫‪ .2‬מדוע האלקטרונים לא נדבקים לגרעין?‬ ‫‪ .3‬מדוע האלקטרונים לא יוצאים מהאטום?‬ ‫מה קורה בגרעין האטום‪:‬‬ ‫דחייה חשמלית‬ ‫משיכה בין חלקיקים מאוד קרובים‬ ‫התרחקות‬ ‫התקרבות‬ ‫מתפרק‬ ‫לא מתפרק‬ ‫דחייה‬ ‫דחייה חשמלית‬ ‫משיכה‬ ‫הכוח הגרעיני החזק‬ ‫<<<<<<‬ ‫מה קורה בין הגרעין לענן‬ ‫האלקטרונים‪:‬‬ ‫משיכה חשמלית‬ ‫הכוח הצנטריפוגלי‬ ‫התקרבות‬ ‫התרחקות‬ ‫אמור להידבק‬ ‫אז מה באמת קורה?‬ ‫???????‬ ‫יציאה מהאטום‬ ‫מספר אטומי‪ ,‬מספר מסה‬ ‫‪ ‬מספר אטומי – מספר הפרוטונים בגרעין האטום‪.‬המספר האטומי‬ ‫קבוע לכל יסוד‪.‬‬ ‫יש לרשום בפינה השמאלית התחתונה‪.‬‬ ‫‪ ‬מספר מסה – מספר הפרוטונים והניוטרונים בגרעין האטום‪.‬‬ ‫יש לרשום בפינה השמאלית העליונה‪.‬‬ ‫‪Na‬‬ ‫‪23‬‬ ‫מספר מסה‬ ‫‪11‬‬ ‫מספר אטומי‬ ‫רמות אנרגיה‬ ‫בענן האלקטרונים ישנם אזורים בהם קיים סיכוי גבוה למצוא את‬ ‫האלקטרונים‪ .‬אזורים אלו נקראים רמות אנרגיה‪.‬‬ ‫‪ .1‬אלקטרונים נמשכים לגרעין ולכן יימצאו ברמה הקרובה ביותר‪.‬‬ ‫‪ .2‬בכל רמת אנרגיה יש מספר מסוים של אלקטרונים שניתן להכניס‪.‬‬ ‫רמה ‪ :1‬עד ‪ 2‬אלקטרונים‪.‬‬ ‫רמה ‪ :2‬עד ‪ 8‬אלקטרונים‪.‬‬ ‫רמה ‪ :3‬עד ‪ 18‬אלקטרונים‪.‬‬ ‫רמה ‪ :4‬עד ‪ 32‬אלקטרונים‪.‬‬ ‫ברמת האנרגיה האחרונה בכל אטום יש מקום לשמונה אלקטרונים‬ ‫בלבד‪.‬‬ ‫‪ ‬מספר השורה בו נמצא יסוד בטבלה המחזורית קובע כמה רמות‬ ‫אנרגיה מאוכלסות יש באטום היסוד‪.‬‬ ‫‪ ‬מספר הטור בו נמצא יסוד בטבלה המחזורית קובע כמה‬ ‫אלקטרונים יש ברמת האנרגיה המאוכלסת‪ ,‬הגבוהה ביותר‪.‬‬ ‫היסוד ‪ :17 Cl‬נמצא בשורה שלישית – ‪ 3‬רמות אנרגיה מאוכלסות‪.‬‬ ‫נמצא בטור שביעי – ‪ 7‬אלקטרונים נמצאים ברמת‬ ‫האנרגיה האחרונה‪.‬‬ ‫‪17 Cl - 2,8,7‬‬