نظریه اتمی

نظریهٔ اتمی، سنگ بنای شیمی جدید است. درک ساختار اتمی و برهم‌کنش اتم‌ها، محور درک شیمی است. بیان نخستین نظریهٔ اتمی را معمولاً به یونانیان باستان نسبت می‌دهند، اما ریشهٔ این مفهوم حتی ممکن است در تمدن‌های کهن تر باشد. بر اساس نظریهٔ اتمی لیوکیپوس و دموکریتوس، تقسیم مستمر ماده، درنهایت، اتم‌ها را به دست می‌دهد که قابلیت تجزیه شدن آن‌ها ممکن نبود. اتم در زبان یونانی به معنای نادیدنی یا تقسیم ناپذیر است.

تاریخچه

تاریخچهٔ تئوری اتمی به یونانی‌های قرن ششم پیش از میلاد و به ویژه مکتب اتم‌گرایی دموکریتوس برمی گردد. هرچند ارسطو این نظریه را نپذیرفت زیرا باور داشت که ماده به صورت بی‌نهایت قابلیت تقسیم به ذرات کوچکتر را دارد. در حقیقت می‌توان از این بخش با عنوان نظریه‌های اتمی اولیه یاد کرد.
رابرت بویل در کتاب شیمی‌دان شکاک به سال ۱۶۶۱ و ایزاک نیوتن در کتاب اصول در سال ۱۶۸۷ و سپس در اثری به نام نورشناخت در سال ۱۷۰۴ وجود اتم را به شکلی پذیرفتند اما تنها در اوایل قرن ۱۹ بود که جان دالتون توانست خرد شدن متناسب یک ماده را به خوبی توضیح بدهد.

معادله شرودینگر

اصل عدم قطعیت هایزنبرگ نشان می‌دهد که هرگونه کوششی برای گسترش الگوی بور، بی‌نتیجه است. پیش‌بینی دقیق مسیر یک الکترون در اتم غیرممکن است. اروین شرودینگر، با به کار بردن رابطه دوبروی، معادله‌ای برای توصیف الکترون بر مبنای خصلت موجی آن بیان کرد.

معادلهٔ شرودینگر، اساس مکانیک موجی است. این معادله، به صورت یک تابع موجی، سای، برای یک الکترون نوشته می‌شود. با حل این معادله برای الکترون اتم هیدروژن، تعدادی تابع موجی به‌دست می‌آید. هریک از این توابع موجی، به تراز انرژی مشخصی برای الکترون مربوط است و بیان‌گر ناحیه‌ای است که الکترون را در آن می‌توان یافت. تابع موجی یک الکترون بیان‌گر چیزی به نام اوربیتال است.
تئوری زایش:
می دانیم که نوکلئونها با دریافت انرژی سرعت مافوق تصوّری پیدا می کنند.
این در حالی است که با سرعتهای نزدیک به سرعت نور جرم افزایش می یابد.
پس این افزایش جرم در کجا نمود پیدا می کند؟.
اینجا تئوری وجود دارد که ذرّات بنیادین را غیر قابل شکستن دانسته و این مازاد جرم را در زمان کاهیدگی انرژی به صورت نوکلئون دیگر ،یعنی چیزی شبیه تقسیم میوز زائیده می داند.
در این تئوری مولکول ها به صورت داتیو تشکیل می شود و برهم کنش الکترواستاتیکی تشکیل پیوند را مساوی نمی داند.

چکیده مطالب

نظریهٔ اتمی جدید، ریشه در کارهای جان دالتون دارد که نظریهٔ خود را بر قانون بقای جرم و قانون نسبت‌های معین، استوار کرد. دالتون، قانون سوم ترکیب شیمیایی، یعنی قانون نسبت‌های چندگانه را پیشنهاد کرد.

یک اتم که کوچک‌ترین ذرهٔ یک عنصر برای ترکیب با اتم‌های سایر عناصر و تشکیل ترکیبات شیمیایی است، خود از ذرات ریز تری به نام ذرات بنیادی تشکیل شده‌است. ذرات بنیادی، یعنی الکترون، پروتون و نوترون، با استفاده از چند آزمایش کلاسیک شناسایی شدند و موقعیت آن‌ها در اتم مشخص گردید.

الکترون، بار منفی، e-، دارد، پروتون دارای بار مثبت برابر با بار الکترون اما با علامت مخالف e+ است. نوترون، بار ندارد. جرم الکترون، بسیار کوچک‌تر از جرم پروتون یا نوترون است.

پروتون‌ها و نوترون‌ها در هسته قرار دارند که مرکز اتم به‌شمار می‌رود. اندازهٔ هسته، در مقایسه با اندازهٔ کلی اتم بسیار کوچک است، اما بخش اعظم جرم اتم را تشکیل می‌دهد و (به دلیل پروتون‌هاو نوترون‌هایش) بار مثبت دارد. الکترون‌ها که بخش اعظم حجم اتم را اشغال کرده‌اند، در پیرامون هسته قرار دارند. شمار الکترون‌ها و پروتون‌های هسته در یک اتم خنثی برابر است، در نتیجه کل بار منفی برابر با کل بار مثبت است. تعداد الکترون‌های یون‌های یک اتمی (اتم‌های باردار) بیشتر از تعداد پروتون‌ها (یون‌های منفی)، یا کمتر از تعداد پروتون‌ها (یون‌های مثبت) است.

تعداد پروتون‌های موجود در هستهٔ یک تم با عدد اتمی مشخص می‌شود. تمام اتم‌های یک عنصر، عدد اتمی یکسان دارند. موقعیت عناصر در جدول تناوبی، با عدد اتمی‌شان مشخص می‌شود.

جمع‌بندی کل

تمام مدل‌های اتمی رد شده که امروزه بخش عمدهٔ اعتبار خود را از دست داده‌اند، در رسیدن به آنچه باور امروز بشر از ساختار اتم را شکل می‌دهد نقش بسزایی داشته‌اند.
اگر انسان می‌خواست صبر کند تا کاری را آن قدر خوب انجام دهد که هیچ‌کس نتواند ایرادی بر آن بگیرد، هرگز کاری انجام نمی‌داد.
همان‌گونه که مرتضی خلخالی در نوشتهٔ بالا به درستی بیان کرد، حتی قدیمی‌ترین نظریات موجود در این زمینه نیز سبب به‌وجود آمدن تفکرات بعد شدند.