چرا در آزمایش ورقه طلا رادرفورد از پرتو بتا یا گاما استفاده نکرد؟

پرتو گاما و بتا بدون انحراف از ورقه نازک طلا عبور خواهد کرد. اشعه آلفا مرکب از ذراتی است که هر یک دو پروتون و دو نوترون دارند. این ذرات آلفا با سرعتی حدود 16000 کیلومتر بر ثانیه از اتم رادیواکتیو خارج می شوند و حامل بار الکتریکی +2 و جرمی تقریبا" 4 برابر جرم پروتون هستند. اگر ذرات آلفا از ورقه فلز عبور نمی کرد که رادرفورد نمی توانست از آن برای آزمایش خود استفاده کند. این ذرات از ورقه نازک فلز عبور می کرد. بیشتر آنها بدون انحراف, تعداد کمی با انحراف کمی و تعداد بسیار کمتری از آنها با انحراف بیش از 90 درجه به عقب بازمی گشتند.

اشعه گاما بار نداره وپر نفوذه و عبور می کند واشعه بتا بار منفی داره جذب هسته میشه و  سرعت 128000 کیلومتر بر ثانیه دارد در ضمن ضخامت ورقه ها کم بود واز طرف دیگه هسته الومینیم 13 پروتون داره ولی طلا 79 از این رو بتا رد می شود.

در واقع تنها تابش پرتو آلفا به ورقه ی طلا موجب نتیجه گیری درست شده و با تابش بتا وگاما سوالی که در مورد بار مثبت و میزان جرم اون و نتایج حاصل از مدل تامسون توجیه نمی شد شاید انتخاب اشعه الفا وورقه طلا پس از چندین انتخاب مختلف توسط رادرفورد بصورت ازمایش نهایی گزارش شده است.  فلز روی نیز  در ازمایش رادفورد نوشته است

قطر ورقه ها در نفوذ پذیری آنها در مقابل پرتو موثر است  اگر قطر ورقه طلا زیاد بشه ازمایش رادر فورد جواب نمی دهد مانند پرتو گاما از ورقه ضخیم سرب رد نمی شود . رادرفورد در آزمایش خود از فلزات مختلفی استفاده کرد ولی بهترین نتیجه رو با مس و طلا گرفت از دستنوشته رادرفورد  می توان گفت  یک گلوله توپ به سمت دستمال کاغذی شلیک بشه ولی برگرده این تعجب داره!!

هنگام بررسی طیف نشری خطی هیدروژن چرا چهارتا خط می بینم مگه هیدروژن یک الکترون ندارد؟

 اتم هیدروژن بی نهایت لایه دارد که در یکی از ان ها الکترون دارد این الکترون برانگیخته میشه وبه لایه های بالاتر میره که موقع برگشت به لایه های پایین تر نور نشر میکنه که برگشت به لایه 2 نور مرئی می دهد وبقیه لایه ها یا فرابنفش یا فروسرخ است. بی نهایت لایه به این دلیل که وقتی الکترون یونش میابد میگوییم به لایه بینهایت ارتقاء یافته است و  باید توجه داشته باشیم که  همه انتقالات مجاز نیستن به عنوان مثال از تراز دو به یک دو خط طیفی داریم انتقالات مجاز  1+ ، 1- =s∆و  1+ ، 1-  =l∆باید باشد بنابراین برخی انتقالات مجاز وبرخی غیر مجازند مثلا انتقالات مجاز باید عدد کوانتومی اصلی یا فرعی تغییر کند

انتقالات مجاز الکترونی بین ترازی:

زمانی که یک اتم از خارج انرژی دریافت می کند این انرژی در بسته های دقیقا معین کوانتا جذب اتم می گردد و الکترون ها به مدارهای دورتر از هسته به سطوح انرژی بالاتر جابه جا می شوند و جذب بیشتر کوانتای انرژی به وسیله اتم باعث انتقال بیشتر الکترون از هسته می گردد. این حالت که اتم به صورت تحریک شده در آمده نمی تواند برای مدت طولانی دوام بیاورد و با برگشتن الکترون به حالت قبلی اتم نیز به حالت عادی خود بر می گردد. قسمت زیادی از انرژی الکترون تحریک شده به صورت کوانتایی از اشعه الکترومغناطیس پخش می شود زمانی که این انتقال الکترونی در خارجی ترین لایه ها انجام گیرد که انرژی اتصال الکترون به هسته کمترین مقدار است، کوانتای اشعه مادون قرمز ، نورمرئی یا اشعه ماورای بنفش پخش می گردد.

در زمانی که الکترون ها به اربیتالهای نزدیک هسته منتقل شوند (مثلا پرش به یک یا چند مدار) کوانتای پر انرژی تری از تشعشعات الکترومغناطیسی «اشعه ایکس محتوی انرژی چند برابر بیشتر از تابش مادون قرمز و ماورای بنفش) منتشر می شود.

چون سطح انرژی ترازهای فرعی در اتم هیدروژن یکسان است برای هر انتقال در هر لایه یک خط داریم ولی اگر غیر از هیدروژن بود چند خط در هر انتقال امکان پذیر بود اگر تعداد خطوط مورد انتظار از هیدروژن از تراز 6 به 1 مد نظر باشه در اون صورت 15 خط طیفی داریم ولی 4تا مرئی است بقیه نامریی.

چهار خط طیف نشری هیدروژن مربوط به چهار انتقال الکترونی در ناحیه مریی است

از تراز ۳ به ۲

از تراز ۴ به ۲

از تراز ۵ به ۲

از تراز ۶ به ۲

کشف پروتون و الکترون و چگونگی آن

 کشف پروتون:

وقتی لامپ پرتو کاتدی توسط کروکس کشف شد وتامسون آن را برای بررسی اشعه کاتدی به کار گرفت یک تیمی از شاگردانش روی موضوعات جانبی کار کردند از جمله رادرفورد .... ولی یک تیم دونفره به نام گلدشتاین و ویلهلم وین امدند یک لامپ کاتدی جدید یاختند

آن ها کاتد لامپ را سوراخ دار مثل آبکش ساختند ودرلامپ کمی گاز هیدروژن ریختند اشعه کاتدی پس از برخورد به هیدروژن آن را ابتدا اتمیزه وسپس یونیزه میکرد یون مثبت هیدروژن به سمت کاتد جذب می شود واز سوراخ کاتد رد شده وبه خط مستقیم ادامه مسیر می دهد

همان بحثهایی که در مورد اشعه کاتد انجام شد توسط تامسون روی این اشعه مثبت یا نام دیگر ان اشعه کانالی انجام شد ونسبت بار به جرم ان اندازه گیری شد چون این نسبت کوچکترین نسبت بار به جرم در میان یون های مثبت بود آن ها بار ذره را برابر بار الکترون دانستند وجرم ان هم 1837 برابر جرم الکترون بدست اوردند بنابراین گلدشتاین جرقه کشف پروتون را زد وبقیه کارها تقلید از تامسون بوده در این میان رادرفورد هم در نتیجه کارها بوده است. اما موزلی ورادر فورد که موزلی شاگرد رادرفورد بود در رابطه با تعداد بار مثبت هسته کار کردند که منجر به کشف عدد اتمی شد بار مثبت اتم خیلی قبل معلوم شده بود مثل الکترون .

رادر فورد محل بار مثبت را با کشف هسته اتم معلوم کرد . موزلی حتی بار مثبت هسته اتم را منهای یک کمیتی کرد و بار کاهش یافته یا همان بار موثر هسته رابدست اورد وجذر فرکانس اشعه ایکس برابر بارکاهش یافته بود

کاشف الکترون کیست؟

کشف الکترون مربوط به یک دانشمند نیست ولی تامسون کارهای دقیق تری انجام داد و اگه مجبور بشیم یکی را انتخاب کنیم تامسون کاشف الکترون است. فارادی وجود آثار الکترون راثابت کرد و گفت الکترون منشاء این تحول است نه خودش را اثبات کند خود الکترون بوسیله ازمایش کاتدی وبرخورد ان به هدف وسپس اندازه گیری نسبت بار به جرم ان توسط تامسون شناخته شد.

علت چرخش چرخ پره دار ، در مسیر برخورد پرتو های کاتدی انرژی پرتو کاتدی وخاصیت ذره ای آن است چون پرتو کاتدی سرعتش زیاده پس انرژی جنبشی آن می تواند چرخ بدون اصطکاک را به حرکت دراورد

 

 

مفهوم آنتروپی و عواملی که در انتروپی موثرند

 مفهوم آنتروپی در سال 1865 توسط رودولف کلازیوس دانشمند آلمانی برای توجیه جهت انجام فرایندهای فیزیکی و شیمیایی ارائه شد.کلازیوس گرمای آزاد شده یا جذب شده توسط سامانه، تقسیم بر دمای سامانه (بر حسب کلوین) را آنتروپی نامید. اما این ایده که آنتروپی به عنوان معیاری برای میزان بی نظمی در نظر گرفته شود، نخستین بار توسط لودویک بولتزمن مطرح شد. برخلاف آنتالپی و انرژی درونی که نمی توان آنها را به طور مطلق تعیین نمود، در مورد آنتروپی می توان مقدار مطلق آن را برای هر ماده تعیین کرد. اما چگونه می توان آنتروپی مطلق مواد را اندازه گیری کرد؟
بولتزمن توانست با یک مقدار ثابت (K) بین آنتروپی(S) و تعداد آرایش های ممکن برای ذرات موجود در یک سیستم در دمای معین (ω) رابطه ای ایجاد کند؛

 

آنتروپی مطلق یک ماده خالص مانند یک بلور کامل و بی نقص در صفر کلوین (صفر مطلق) برابر با صفر است. علت آن است که در یک بلور کامل و بی نقص ذرات تنها در یک حالت می توانند قرار گیرند تا چنین بلوری را به وجود آورند. یعنی ω=1. همانطور که از قوانین لگاریتم می دانید Ln1=0؛ در نتیجه آنتروپی (S) نیز در این دما برابر صفر می شود. هرچه دما افزایش یابد، ماده گرما را جذب کرده و رو به بی نظمی می رود و ذرات آن آرایش های مختلفی به خود می گیرند. با افزایش دما تا حد مورد نظر و در نظر گرفتن صفر برای آنتروپی اولیه می توان آنتروپی ماده را از طریق روابط زیر بدست آورد:

از جمله مهم ترین عواملی که در آنتروپی موثر است می توان به موارد زیر اشاره کرد:

1-دما دما عامل بسیار مهمی در انتروپیست با افزایش دما انتروپی افزایش میابد با افزایش دما تعداد حالت های میکروسکوپی بیشتری امکان پذیر است. 

2-حالت فیزیکی افزایش انتروپی از مایع به گاز بسیار بزرگتر از جامد به مایع است

3- حل شدن جامد در مایع انتروپی جامد یا مایع مولکولی حل شده بزرگتر از انتروپی ماده حل شونده خالص است ولی در مورد حل شونده های یونی ماهیت حل شونده و حلال در تغییر کلی موثر است برخی از یونها که چگالی بالایی دارند باعث سازمان یافته شدن مولکولهای اب می شوند و حرکت انها کمتر می شود و انتروپی گاهی کاهش می یابد ولی افزایش انتروپی برای محلول های مولکولی به طور معمول کوچکتر از محلولهای یونی است الکل های کوچک مثل متانول و اتانول به دلیل پیوندهای هیدروژنی افزایش انتروپی کوچکی دارند.البته انحلال گازها نیز با کاهش انتروپی همراه است.

4-برای موادی که در یک فاز هستند اندازه اتم و پیچیدگی مولکول نیز باعث افزایش انتروپی می شود مثلا فلزات قلیایی با افزایش جرم سطوح انرژی بهم نزدیکتر می شود لذا انتروپی مولی افزایش میابد.یا مثلا هیدروژن هالیدها در فاز گازی با افزایش جرم انتالپی افزایش میابد برای الوتروپهای متفاوت نیز آزادی برای آلوتروپی که ازادی حرکت بیشتری دارد بیشتر است مثلا گرافیت انتروپی بیشتری نسبت به الماس دارد با افزایش تعداد اتمها در یک ترکیب در فاز یکسان نیز انتروپی افزایش میابد مثلا دی نیتروژن تتراکسید انتروپی بیشتر از نیتروژن دی اکسید و بیشتر از نیتروژن اکسید است تعداد ارتعاشات با افزایش کربن در الکانها اگر در یک فاز باشند انتروپی افزایش میابد.

انحلال سدیم هیدروکسید و پتاسیم هیدروکسید در آب

انحلال سدیم هیدروکسید و پتاسیم هیدروکسید در آب گرماده است زیرا آنتالپی انحلال آن ها منفی است و چون با افزایش بی نظمی همراه است و...

ادامه مطلب

 

چرا در روش مجاورت گاز گوگرد تری اکسید را در آب حل نمی کنند و در سولفوریک اسید رقیق حل می کنند؟

گاز گوگرد تری اکسید (SO3)یک الکتروفیل قوی یا اسید لوییس قوی است وآب هم یک نوکلئوفیل است و نوکلئوفیل خوبی است وهمچنین قدرت بازی خوبی دارد  

  گرما  + So3 + H2O --> H2SO4

پس آب به شدت با گوگرد تری اکسبد واکنش گرماده انجام داده و اجازه انحلال بیشتر را نمیده حتی گرمای آب پوشی پروتون اسید حاصل هم مزید بر علت می شود  برای اینکه سرعت را کم کنیم باید قدرت نوکلئوفیلی را کاهش دهیم در این صورت اگر اسید 5 مولار برداریم برخی از یونهای هیدروژن سولفات ^-HSO4 نقش باز مزدوج را دارند وچون از اسید قوی درست شده اند از خاصیت بازی یا نوکلئوفیلی کمتری برخوردارند واز طرف دیگر وقتی با گوگرد تری اکسیدواکنش اهسته می دهد تفکیک به یون در محلول غلیظ تر کمتر وگرمای ابپوشی کمتر پس مخلوط خیلی داغ نمی شود وباعث تشکیل مه دود نشده. مه دود همان گوگرد تری اکسیده که بالای محلول ابر تشکیل می دهد. 

H2SO4 + SO3 --> H2S2O7    به اسید حاصل از واکنش گوگرد تری اکسید با سولفوریک اسید  ، پیروسولفوریک اسید یا سولفوریک اسید دود کننده یا نام تجارتی اولئوم گفته میشود. و دود حاصل از آن همان SO3 است که از تجزیه آن حاصل و از ظرف خارج میشود.