اصول بنیادی این مدل هادرون ها را چگونه می توان فرمول بندی کرد؟ 

• هادرون ها را به معنای درست کلمه نمی توان جز ذرات بنیادی به شمار آورد آنها ساختار درونی پیچیده ای دارند و مانند هسته های اتمی دستگاه های مقید و متشکل از ذرات به راستی بنیادی یا اساسی اند. عناصر اصلی ساختارهادرون ها کوارک نام دارد .

•  نظام هادرونی امکان می دهد که اظهار کنیم کلیه باریونهای شناخته شده از سه کوارک و پاد باریونها از سه پاد کوارک تشکیل شده اند. در حالی که تمام مزون ها از یک کوارک و یک پاد کوارک تشکیل شده است .

 کوارک چیست وتقسیم بندی آن چگونه است ؟ 

دست کم شش نوع کوارک وجود دارد که هر کدام آنها حاصل عدد کوانتومی جدید یعنی طعم هادرونی است و به صورت زیر تقسیم بندی می شوند:

• کوارک b (کوارک زیبا)

• کوارک c (کوارک افسون)

• کوارک d (کوارک پایین)

• کوارک s (کوارک شگفت)

• کوارک t (کوارک درست)

• کوارک u (کوارک بالا)

تقسیم بندی لیتون ها را براساس خواص فیزیکی و کوانتومی ویژه آنها بیان کنید؟

لپتونهای متنوعی کشف شدهاند که آنها براساس خواص فیزیکی و کوانتومی ویژه خود «جرم ، بار ، اسپین و غیره) به صورت زیر تقسیم بندی می شوند:

• لپتون های الکترون (e): اینها به نوبه خود دو دسته اند:

  • الکترون ها

  • نوترینوی الکترون

   

• لپتون های موئون: اینها نیز به نوبه خود دو دسته اند:

  • موئون

  • نوترینو موئون

   

• لپتون های تو (T): اینها نیز دو دسته اند:

  • لپتون های تو منفی

  • نوترینو تو

 فوتون ها و گلوئون ها را با توجه به جرم و اسپین آنها تعریف کنید؟ 

فوتون ها جرم در حال سکونشان برابر صفر است و اسپینی برابر یک دارند. همچنین گلوئون ها جرم در حال سکونشان مساوی صفر است. و اسپینی مساوی یک دارند. گلوئون ها درون هادرون ها هستند ودر حالت آزاد مشاهده نشده اند .

 ساختمان ذرات بنیادی چگونه است؟

این روش بر اساس پدیده آشنای نوری قرار داشت. هر چه ماده مورد مشاهده کوچکتر باشد طول موج نور تابانده شده به این ماده بایستی کوتاهتر گردد. اگر طول موج نور از طول جسم بزرگتر باشد موج به آسانی از اطراف جسم عبور کرده و چیزی دیده نمی شود. و اگر از طول جسم کوچکتر باشد موج منعکس شده بازتاب نور) و جسم روشن شده و قابل رویت می گردد.

 دیدگاه موجی ذرات را بیان کنید؟

دوبروی (De Broglie) کشف کرد که هر چه ذرات سریعتر حرکت کنند خواص موجی بیشتری از خود نشان می دهد. پس از این کشف تهیه نوعی میکروسکوپ الکترونی ممکن گردید که در آنها الکترون با انرژی 100Kev شتاب داده می شد. این میکروسکوپ رویت اجسام با قطر چند انگستروم را میسر می سازد. که هر آنگستروم برابر ^8- 10سانتیمتر می باشد.

مطابق نظریه دوبروی هرچه ذرات سنگین تر بوده و سریعتر حرکت کند ، طول موج معادل آن کوتاهتر خواهد بود. این مطالب نشان می دهد اگر الکترونی تا انرژی چند صد میلیون الکترون ولت شتاب داده شود طول موجش آنقدر کوچک می شود که متناسب با اندازه ذرات هسته ای شده و می تواند برای بررسی ساختمان هسته اتمی بکار رود.

 ذرات ناپایدار به چند گروه تقسیم می شوند؟( به اختصار توضیح دهید.)

           ذرات ناپایدار بدو گروه به صورت زیر تقسیم می شوند:

•  یک دسته از آن شامل ذرات سنگین تر از الکترون ولی  سبک تر از پروتون   است که مزون  (Meson)  نام دارند.

• گروه دیگر شامل ذرات سنگین تر از پروتون است که هیپرون(Hyperon) خوانده می شوند. هیپرون ها فقط به ذرات هسته ای از جمله پروتون ها و نوترون ها تجزیه می شوند.

 مزون ها از لحاظ خواص فیزیکی به چند دسته تقسیم می شوند؟(نام ببرید .)

مومزون (M-Meson)

پی مزون (P-Meson)

کامزون (K-Meson)

 هیپرون را تعریف کنید و انواع آن را نام ببرید؟ 

تمام هیپرون ها به ذرات هسته ای تجزیه می گردند.هر هیپرون دارای یک ضد ذره با علامت مخالف است.دنیای ذرات بنیادی هم از نظرتنوع ذرات و هم از نظر نوع تاثیرات و تبدیلات متقابل ، دنیای غنی محسوب می شود .

اساسا چهار دسته هیپرون وجود دارد که عبارتند از:

• هیپرون لاندا

• هیپرون سیگما

• هیپرون کسی

• هیپرون امگا

 ذرات بنیادی واقعی چیست؟ 

ذرات بنیادی به لحاظ نیم عمرشان و نیز پایداریشان و ظاهر شدن در واکنش ها و پدیده های میکروسکوپیک و در کل خواص شیمیایی و فیزیکی خودشان در خانواده های مختلف دسته بندی و بررسی می شوند عده ای از این ذرات با فراوانی بیشتر در اغلب اوقات ظاهر می شوند و پدیده های میکرو سکوپیک را کنترل می کنند، به ذرات بنیادی واقعی معروف هستند.

 مومزون (M-Meson) چیست؟

• جرم مو مزون تقریبا 8/1 جرم پروتون می باشد.

• مومزون ها فقط می توانند به صورت مثبت یا منفی باشند ، مومزون خنثی وجود ندارد.

• این ذرات به نوبه خود ضد ذره هم دارند مثلا ضد ذره مومزون منفی ، مومزون مثبت می باشد.

• بواسطه وجود تاثیرات متقابل عمومی یک مومزون ممکن است به یک الکترون و دو نوترنیو تجزیه شود.

• مومزون منفی دارای نیم عمر 2.3X10^-6 ثانیه می باشد. بواسطه چنین تاثیر متقابل که بین سه ذره فوق ( الکترون ، مومزون و نوترینو) در حالت عادی وجود دارد آنها را لپتون (Lepton) نیز می نامند.

 پی مزون (P-Meson) چیست؟

• جرم پی مزون تقریبا 7/1 جرم پروتون می باشد.

• پی مزون ها بصورت مثبت یا منفی یا خنثی وجود دارند.

• این ذرات نیز به نوبه خود ضد ذره هم دارند مثلا ضد ذره پی مزون مثبت ذره پی مزون منفی است. شبیه فوتون ، پی مزون خنثی با ضد ذره خود یکسان است.

• پی مزون کوبورچه توسط دانشمند ژاپنی یوکاوا (Yukowa) در سال 1935 پیش بینی شده بود.

• ذرات هسته ای بطور مداوم ذرات پی مزون را مبادله می کنند. این تبادل شباهتی به ظهور نیروهای الکتریکی دارد که در اثر نشر و جذب دائم کوانتای تابش الکترومغناطیسی بوسیله یک بار الکتریکی حاصل می شود.

• پی مزون ها می توانند در برخورد پروتون هایی با انرژی چند صد میلیون الکترون ولت تولید شوند. در این حالت انرژی جنبشی ذرات هسته ای مستقما به جرم سکون پی مزون تبدیل می شود.

 کامزون (K-Meson)چیست؟

• جرم کا مزون تقریبا 4/1 جرم پروتون می باشد.

• کامزون ها بصورت منفی ، مثبت و خنثی شناخته شده اند.

• این ذرات به نوبه خود ضد ذره هم دارند مثلا ضد ذره کامزون منفی ، کامزون مثبت می باشد.در صورتیکه ضد ذره کامزون خنثی خودش می باشد.

• بواسطه جرم بزرگ کامزون این ذرات با تنوع بیشتری تجزیه می شود. دوره تجزیه یک کامزون باردار 0.85X10^-8 ثانیه می باشد.

 طرح کلی واکنش های بین ذرات بنیادی چگونه است ؟

• پروتون + نوترون +پی مزون مثبت <--- پروتون + پروتون

• پروتون +پروتون +پی مزون منفی <--- پروتون + نوترون

• نوترون + پی مزون مثبت <--- اشعه گاما + پروتون

• پروتون + پی مزون منفی <--- اشعه گاما + نوترون

 اوربیتال مولکولی چگونه تشکیل می شود ؟

دو اوربیتال به نحوی همپوشانی می‌کنند که ابرهای الکترونی ، در ناحیه بین دو هسته ، یکدیگر را تقویت می‌کنند و احتمال یافتن الکترون در این ناحیه افزایش می‌یابد طبق اصل طرد پاولی دو الکترون این پیوند باید اسپین مخالف داشته باشند. در نتیجه تشکیل پیوند اوربیتال‌های اتمی به اوربیتال مولکولی تبدیل می‌شود.

 تعریف انرژی اوربیتال مولکولی چیست؟

انرژی یک اوربیتال مولکولی به انرژی اوربیتال‌های اتمی تشکیل دهنده آن و نیز به میزان و نوع همپوشانی اوربیتال‌های اتمی ، در هنگام تشکیل آن ، بستگی دارد.

 پیوند سیگما(σ-bond)  چگونه تشکیل می شود؟

اوربیتال‌های مولکولی (H₂) از همپوشانی دو اوربیتال (S) از دو اتم هیدروژن حاصل شده‌اند. اگر همپوشانی طوری بین دو اوربیتال صورت پذیرد که ابر الکترونی بین دو هسته ، همدیگر را تقویت کنند. چگالی الکترونی در ناحیه بین دو هسته زیاد خواهد بود. جاذبه دو هسته با بار مثبت نسبت به ابر الکترونی اضافه با بار منفی ، مولکول را به هم نگه می‌دارد و مولکول پایدارتر از اتم‌های هیدروژن می‌شود. اوربیتال‌های پیوندی یا اوربیتال مولکولی حاصل ، اوربیتال‌های سیگما و این پیوندها را پیوندهای سیگما می‌نامند و با نماد (σ) نشان داده می‌دهند.

 اوربیتال ضد پیوندی سیگما چگونه تشکیل می شود؟

چون دو اوربیتال اتمی با یکدیگر ترکیب شده‌اند، باید دو اوربیتال مولکولی به دست آید. اوربیتال مولکولی دیگر حاصل از ترکیب که در آن ابر الکترونی بین دو هسته ، هم دیگر را تضعیف کنند. در این حالت چگالی الکترونی در ناحیه بین دو هسته خیلی کم است. چون دو هسته مثبت همدیگر را دفع می‌کنند و در فاصله بین آنها چگالی کم الکترونی قادر به جبران این دافعه با ایجاد جاذبه‌ای قوی نیست، لذا نزدیک نگاه داشتن دو هسته در این حالت نیازمند انرژی است. این اوربیتال مولکولی را اوربیتال ضد پیوندی سیگما  با نشان (^*σ) می‌نامند. چون نه تنها در به هم نگه داشتن دو اتم کمک نمی‌کند بلکه عمل آن در جهت دور کردن دو اتم از یکدیگر است.

 اوربیتال مولکولی را تعریف کنید؟

هنگام ایجاد یک پیوند بین دو اتم اوربیتال‌های اتمی آنها با یکدیگر همپوشانی کرده و اوربیتال‌های مولکولی را پدید می‌آورند. در این اوربیتال‌ها ، الکترون‌ها در یک محیط مولکولی تحت تاثیر دو هسته قرار دارند و بر حسب قاعده آفبا در این اوربیتال‌ها چیده می‌شوند.

 دو شرط همپوشانی اوربیتالها را توضیح دهید؟

برای اینکه اوربیتالهای اتمی بتوانند در حد تشکیل پیوند یکدیگر همپوشانی کنند باید دو شرط زیر درباره آنها برقرار باشد:

شرط انرژی

فقط اوربیتالهایی می‌توانند با یکدیگر همپوشانی کنند که دریک سطح انرژی قرار داشته و یا سطوح انرژی آنها به اندازه کافی به یکدیگر نزدیک باشد. مثلا اوربیتال 3p یک اتم کلر میتواند فقط با اوربیتال 3pاتم دیگر کلر همپوشانی کند. اوربیتال S  اتم H نمی‌تواند با اوربیتال 1S یا 2S و … اتم کلر همپوشانی کند، زیرا در سطح انرژی بالاتری نسبت به آنها قرار دارد.

شرط تقارن

فقط اوربیتالهایی می‌توانند با یکدیگر همپوشانی کنند که نسبت به محور اصلی مولکول تقارن یکسانی داشته باشند. از اینرو ، مثلا اوربیتال S که تقارن کروی دارد، در تشکیل مولکولهای خطی می‌تواند با اوربیتال 2P  که نسبت به محور اصلی مولکولی (محور Z) قارن کامل دارد همپوشانی داشته باشد.

 اوربیتال مولکولی پیوندی چیست؟

اوربیتال مولکولی که در آن چگالی در ناحیه بین هسته‌ها زیاد است. انرژی دو الکترون که در اوربیتال مولکولی پیوندی قرار می‌گیرند کمتر از هنگامی است که در اوربیتالهای اتمی بوجود آورنده آن قرار گرفته باشند.

 اوربیتال مولکولی ضد پیوندی چیست؟

اوربیتال مولکولی که در آن چگالی الکترونی در ناحیه بین هسته‌ها کم است. انرژی دو الکترون که در اوربیتال مولکولی ضد پیوندی قرار می‌گیرند بیشتر از هنگامی است که در اوربیتالهای اتمی بوجود آورنده آن قرار گرفته باشند.

 اوربیتال مولکولی غیر پیوندی چیست؟

هر گاه دو اتم نتوانند به طریقی بهم نزدیک شوند که امکان همپوشانی اوربیتالهای آنها بوجود آید، همپوشانی اوربیتالها صورت نمی‌گیرد و در نتیجه ، اوربیتالهای اتمی به صورت غیر پیوندی در مولکول باقی خواهند ماند. اوربیتالهای مولکولی را نیز با حروف یونانی δ (سیگما) ، π (پی) و ... نشانه گذاری می‌کنند.

 اوربیتال اتمی ( Atomic orbital) چیست؟

از نظر لغوی ، اوربیتال به معنای خانه الکترون می‌باشد و ناحیه‌ای است که احتمال یافتن الکترون در آن زیاد است. معادله شرودینگر پایه مکانیک موجی است. این معادله بر حسب یک تابع موجی (ψ) برای الکترون نوشته می‌شود. از حل معادله شرودینگر اتم هیدروژن یک سلسله جواب به عنوان تابع موج بدست می‌آید. تابع موج ناحیه‌ای در اطراف هسته را نشان می‌دهد که در آن ناحیه ، احتمال یافتن الکترون وجود دارد. تابع موجی یک الکترون ، آنچه را که اوربیتال نامیده می‌شود، توصیف می‌کند.

 اعداد کوانتومی کدامند ؟نام ببرید.

مکانیک موجی که نظریه شرودینگر اساس آن می‌باشد با استفاده از چهار عدد کوانتومی وضعیت الکترون را توصیف می‌کند. این اعداد عبارتند از :

1-عدد کوانتومی اصلی

2-عدد کوانتومی اندازه حرکت زاویه‌ای مداری

3-عدد کوانتومی مغناطیسی مداری

4-عدد کوانتومی مغناطیسی اسپینی

 عدد کوانتومی اصلی و عدد کوانتومی مغناطیسی مداری را تعریف کنید؟

عدد کوانتومی اصلی نشان‌دهنده ترازهای انرژی است که الکترون‌ها در آن ترازها به دور هسته گردش می‌کنند و عدد صحیحی می‌باشد. این عدد می‌تواند کلیه مقادیر اعداد صحیح مثبت به ایتثنای صفر را قبول کند.

همچنین تعداد اوربیتال‌های یک تراز فرعی را می‌توان از و عدد کوانتومی مغناطیسی مداری  استنتاج کرد که در اثر میدان مغناطیسی هر تراز L به این ترازها شکافته می‌شود. به عنوان مثال میدان مغناطیسی بر اوربیتال کروی S که با عددL=0 مشخص می‌شود، تاثیری ندارد چون S تقارن کروی دارد و در تمام جهت‌ها بطور یکسان تحت تاثیر خطوط نیرو قرار می‌گیرد. این عدد که با m نشان داده می شود، مقادیر ممکن این عدد عبارتند از :

m=+L,…,0,…,-L

 عدد کوانتومی اندازه حرکت زاویه‌ای مداری و عدد کوانتومی مغناطیسی   اسپینی  را تعریف کنید؟

آرنولد زمر فیلد در سال 1916 پیشنهاد کرد که هر مدار بوهر (n) با شرط n>1 از لایه‌هایی فرعی با اختلاف انرژی کم تشکیل شده‌است. به هر لایه فرعی یک عدد کوانتومی (L) نسبت داده می‌شود. عدد کوانتومی اندازه حرکت زاویه‌ای مدارینشان دهنده شکل هندسی توزیع تابع احتمال پیدا کردن الکترون در فضای اطراف هسته می‌باشد وکلیه مقادیر L=0,1,2, … , n-1 را اختیار کند. \

وهمچنین و عدد کوانتومی مغناطیسی اسپینی مشخص کننده حرکت تقدیمی الکترون است و با نشان داده می‌شود، و می‌تواند مقادیر 2/1+ , 1/2- را اختیار کند.

 انواع اربیتال ها را نام برده وتعریف کوتاهی از هریک بیان کنید؟

اوربیتال S

اوربیتال‌های S دارای تقارن کروی می‌باشد، تراز n=1 حداکثر دارای دو الکترون است. بنابراین تراز فرعیS2و و S1

3S و... هم تقارن کروی دارند، با این تفاوت که اندازه آنها بزرگتر از اوربیتال 1S می‌باشد.

اوربیتال p

اوربیتال p از سه اوربیتال فرعی تشکیل شده است. هر اوربیتال p به شکل دو کره تغییر شکل یافته است که می‌توان آنها را در امتداد یکی از محورهای سه گانه مختصات (z,y,x) تصور کرد از این رو اوربیتال‌های p را با مشخص می‌کنند که در سه جهت مختلف قرار گرفته‌اند. اوربیتال‌های pاز لحاظ انرژی برابرند و در غیاب میدان مغناطیسی نمی‌توان تفاوتی بین الکترون‌هایی که این اوربیتال‌ها را اشغال کرده‌اند قایل شد. ولی در بررسی‌های طیفی که تحت تاثیر یک میدان مغناطیسی قرار می‌گیرند. هر اوربیتال p به سه خط شکافته می‌شوند.

اوربیتال d

اوربیتال‌های d از 5 اوربیتال فرعی تشکیل شده‌اند که جهت گیری‌های متفاوتی در فضا دارند ولی از لحاظ انرژی باهم هم‌ارز هستند.

 این اوربیتال‌ها عبارتند از :

اعداد کوانتومی برای ترازهای n=1 , 2 , 3
درجه انحطاط یا چندگانگی	تعداد اوربیتال	m	ms	L	نام اوربیتال	n
2	1	0	±1/2	0	S	1
8	4	0	±1/2	0	S	2
8	4	1	±1/2	1- ، 0 ، 1+	P	2
18	9	0	±1/2	0	S	3
18	9	1	±1/2	1- ، 0 ، 1+	p	3
18	9	2	±1/2	2 ، 1 ، 0 ، 1- ، 2-	d	3

 درجه انحطاط چیست؟

تعداد الکترونهایی که مقدار انرژی برابر داشته باشند، درجه انحطاط یا چندگانگی نامیده می‌شوند. حداکثر تعداد الکترونهای هر تراز از فرمول بدست می‌آیند.

 چند نوع اوربیتال هیبریدی sp داریم؟

اوربیتال هیبریدی sp

یک مجموعه اوربیتالهای هیبریدی sp (ناشی از یک اوربیتال s و یک اوربیتال p اتم مرکزی) را می‌توان برای توصیف نحوه تشکیل پیوند مولکولهای خطی که اتم مرکزیشان دو جفت الکترون پیوندی دارد (مثل یا)بکار برد. تعداد اوربیتالهای هیبریدی در هر مورد برابر تعداد اوربیتالهای اتمی است که در ترکیب ریاضی برای بدست آوردن آن بکار گرفته شده است.

اوربیتال هیبریدی

درگیر شدن تمام اوربیتالهای پوسته والانس اتم مرکزی یک مولکول ، در تشکیل اوربیتالهای هیبریدی ضرورت ندارد. تنها آن تعداد از اوربیتالهای مزبور برای تشکیل اوربیتالهای هیبریدی مورد استفاده قرار می‌گیرد که تعداد پیوند لازم و نیز شکل هندسی مولکول را تامین کند. برای مثال توابع موجی سه اوربیتال هیبرید را می‌توان از ترکیب ریاضی توابع موجی یک اوربیتال s و دو اوربیتال p بدست آورد. یکی از سه اوربیتال p ، در این عمل شرکت نمی‌کند.

محورهای سه اوربیتال هیبریدی در یک صفحه قرار دارند و به گونه‌ای به سه گوشه جهت گرفته‌اند که زوایای بین آنها ˚120 باشد. این مجموعه برای توصیف حالت پیوندی مولکولهای مثلثی مسطح که اتم مرکزی آنها سه جفت الکترون غیر پیوندی دارد (مانند ) بکار برده می‌شود.

اوربیتال هیبریدی

هیبریداسیون یک نوع مهم و متداول می‌باشد. این اوربیتال‌ها از هیبرید شدن یک اوربیتال s و 3 اوربیتال p تشکیل می‌شوند. هر 4 اوربیتال هیبریدی هم‌ارز بوده هر کدام ¼ خاصیت s و ¾ خصلت p دارند. اوربیتال‌های هیبریدی به سوی گوشه‌های یک چهار وجهی منتظم جهت گیری می‌کنند. شکل مولکول حاصل از اتم مرکزی دارای اوربیتال

، چهاروجهی بوده و تمام زوایا برابر با ´28 و ˚109 است.

اوربیتال هیبریدی با یک جفت الکترون غیر پیوندی: در مولکول‌هایی مانند می‌توان تصور کرد که اتم نیتروژن از اوربیتال‌های هیبریدی استفاده کرده است، که یکی از آنها توسط یک جفت الکترون غیر مشترک اشغال شده است. اتم‌های مولکول

یک هرم مثلثی تشکیل می‌دهند. ولی آرایش 4 اوربیتال N تقریبا به صورت یک 4 وجهی است و زاویه پیوند برابر با ´107 و ˚3 می‌باشد.

اوربیتال هیبریدی با دو جفت الکترون غیر پیوندی: اتم اکسیژن هم در مولکول از اوربیتال‌های

استفاده می‌کند که در آن دو اوربیتال هیبریدی توسط دو جفت الکترون غیر مشترک اشغال شده‌اند. زوایای اتم و ˚104.5 می‌باشد که این زاویه به ˚109 نزدیکتر است تا به ˚90 ، که در صورت بکار رفتن اوربیتال خالص p ، انتظار می‌رفت.

اوربیتال هیبریدی دارای اوربیتال d

اوربیتال‌های :این اوربیتال‌ها از هیبرید شدن 2 اوربیتال d و یک اوربیتال s و 3 اوربیتال p بوجود می‌آیند. 6 اوربیتال هیبریدی ایجاد شده 6/1 خصلت s و 6/3 خصلت p ، و 6/2 خصلت d دارند. هر 6 اوربیتال با یکدیگر هم‌‌ارز بوده و به سوی گوشه‌های یک هشت وجهی منتظم جهتگیری دارند. یک نوع از اینها با یک جفت الکترون غیر پیوندی (این اوربیتال دارای شکل هرم ، با قاعده مربع) بوده و نوع دیگرش با دو جفت الکترون غیر پیوندی (این اوربیتال دارای شکل مربع مسطح) می‌باشد.

اوربیتال‌های هیبریدی: اوربیتال هیبریدی از یک اوربیتال d و یک اوربیتال s و 3 اوربیتال p حاصل می‌شود. اوربیتال اتمی ، در تشکیل این اوربیتال هیبریدی دخالتی ندارد. پنج اوربیتال حاصل با یکدیگر هم‌ارز نیستند. این اوربیتال‌ها در گوشه‌های یک دو هرمی مثلثی جای می‌گیرند. زاویه بین پیوندهایی که در قاعده قرار گرفته‌اند ˚120 و پیوندهای خارج از قاعده ˚90 و زاویه‌ای که دو راس هرم را به هم وصل می‌کند ˚180 می‌باشد.

 انرژی یونش را تعریف کرده و واحد آن را بیان کرده ؟

انرژی لازم برای جدا کردن سست ترین الکترون از یک اتم منفرد گازی شکل و درحالت پایه یک عنصر را «انرژی اولین یونش» آن عنصر می‌نامند.

انرژی یونش برای هر الکترون منفرد بر حسب الکترون ولت (اتم/ev) و برای یک مول الکترون (6.02x10²³ الکترون) که از یک مول اتم (6.02x10²³ اتم) عنصر جدا شود، Kj/mol بیان می‌گردد.

 ترتیب انرژی یونش در عناصر یک دوره به چه صورت است؟

انرژی یونش در یک دوره از چپ به راست به تدریج افزایش می‌یابد. به آن قسمتهایی از منحنی که به عناصر دوره دوم (از Li تا Ne) ، دوره سوم (ازNa تا Ar) ، و الی آخر تعلق دارد. توجه کنید که انرژی یونش به این سب افزایش می‌یابد که اتمها به تدریج کوچکتر می‌شوند و بار مؤثر هسته به تدریج افزایش می‌یابد، در نتیجه جدا کردن الکترون به تدریج دشوارتر می‌شود.

 ترتیب انرژی یونش در عناصر یک گروه چگونه است؟

در عناصر نماینده ، بطور کلی انرژی یونش بین عناصر یک گروه از بالا به پایین کاهش می‌یابد. عناصر گروه (Cs ، Rb ، K ، Na ، Li) و عناصر گروه صفر (Rn ، Xe ، Kr، Ar، Ne ، He) به صورت مینیمم و ماکسیمم منحنی نشان داده شده‌اند. در هر گروه به تدریج از اتمی به اتم پایینتر می‌رویم ، بار هسته ، افزایش می‌یابد، اما اثر آن تا حد زیادی از طریق افزایش تعداد الکترونهای پوسته زیرین که اثر پوششی دارند، حذف می‌شود. در حالیکه اتمها بزرگتر می‌شوند الکترونی که باید یونیده شود. در فاصله‌ای دورتر از هسته قرار می‌گیرد، در نتیجه جدا شدن الکترون آسانتر شده ، انرژی یونش کاهش می‌یابد.

انرژی یونش عناصر واسطه در یک دوره به سرعت مشابه با عناصر نماینده افزایش پیدا نمی‌کند. انرژی یونش عناصر واسطه درونی ، کم و بیش ثابت می‌ماند. در این دو دسته عناصر ، الکترون متمایز کننده به پوسته‌های درونی اضافه می‌شود. افزایش اثر پوششی حاصل ، وضعیت انرژی یونش در عناصر واسطه و واسطه درونی را توجیه می‌کند. اتم فلزات در واکنشهای شیمیایی معمولا الکترون از دست می‌دهند و به یونهای مثبت تبدیل می‌شوند اتم غیرفلزات معمولا به این ترتیب عمل نمی‌کنند. بنابراین فلزات عناصری با انرژی یونش نسبتا کم و غیرفلزات عناصری با انرژی یونش نسبتا زیادند.

 جهش چیست؟

در تمام مراحل پس ازجدا شدن الکترونهای والانس ، افزایش انرژی مورد نیاز برای یونش بعدی به صورت جهشی است.

 عدد اتمی ( Z ) چیست و کاربرد آن را بیان کنید؟

عدد اتمی ( Z )، اصطلاحی است که در شیمی و فیزیک برای بیان تعداد پروتونهای موجود در هسته اتم به کار می‌رود.

عدد اتمی اصولا شماره محل هر اتم در جدول تناوبی می‌باشد. وقتی مندلیف، عناصر شیمیائی شناخته شده را بر اساس تشابهاتشان در شیمی مرتب کرد، متوجه شد که قرار دادن دقیق آنها بر اساس جرم اتمی، ناهماهنگیهای را بوجود می‌آورد. او متوجه شد که اگر ید و تلوریوم بر اساس جرم اتمی‌شان قرار بگیرند، ترتیبشان غلط به نظر می رسد و وقتی در جدول در جای مناسب قرار خواهند گرفت که جابجا شوند. با قرار دادن آنها بر اساس نزدیکتر بودن خواص شیمیائی، شماره آنها در جدول تناوبی، همان عدد اتمی آنها بود. به نظر می‌رسید که این عدد تقریبا با جرم اتم نسبت دارد، اما همانطور که تفاوت جرم _ خواص شیمیای نشان داد، بازتاب خاصیت دیگری به جز جرم بود.

عجیب بودن این ترتیب، بالاخره بعد از تحقیقات Henry Gwyn Jeffries Moseley در سال1913 تشریح شد. موسلی کشف کرد که ارتباط دقیقی بین طیف بازتاب اشعه X عناصر و محل صحیح آنها در جدول تناوبی وجود دارد. بعدا نشان داده شد که عدد اتمی مساوی بار الکتریکی هسته میباشد- به عبارت دیگر تعداد پروتونها-؛ و این بار الکتریکی است که خواص شیمیائی عناصر را بوجود می‌آورد، نه جرم اتمی.

 عدد جرمی چیست و چگونه آن را نمایش میدهند ؟

عدد جرمی عددی صحیح می باشد که مجموع تعداد پروتون ها و نوترون های هسته یک اتم را مشخص می کند. به عبارتی دیگر عدد جرمی عبارت است از تعداد نوکلئون های هسته اتم. عدد جرمی اتم های عناصر با یکدیگر متفاوت می باشد. اختلاف میان عدد جرمی و عدد اتمی برابر است با تعداد نوترون های آن هسته. خواص شیمیایی و فیزیکی عناصر توسط عدد اتمی و عدد جرمی مشخص می شود. تمام اتم های یک عنصر دارای عدد اتمی یکسان می باشند که این عدد اتمی، ماهیت شیمیایی عنصر را مشخص می کند. اما ممکن است اتم های یک عنصر عدد جرمی متفاوتی داشته باشند که در این حالت به آن ایزوتوب آن عنصر می گویند. علت تفاوت عدد جرمی در اتم های یک عنصر ، تغییر تعداد نوترون های آن می باشد. پس عدد جرمی اتم های یک عنصر می تواند در خواص فیزیکی عنصر مانند : چگالی، جرم و ... تغییر ایجاد کند.

در نماد گذاری عدد جرمی را با A سمت راست و در بالا و عدد اتمی را با Z سمت راست ، پایین نماد عنصر می نویسند .
عدد جرمی بیشتر در واکنش های هسته ای مورد تحلیل قرار می گیرد ، زیرا عناصری وجود دارند که در برخی از ایزوتوپ هایشان پایدار و در برخی دیگر فعالیت رادیواکتیو از خود نشان می دهند. مثلا هیدروژن دارای سه ایزوتوپ ( عدد جرمی 1،2و3)می باشد که در دو ایزوتوپ 1 و2 ( پریتیم و دوتریم ) دارای هسته پایداری می باشد ، اما ایزوتوپ تریتیم ( ایزوتوپ3) دارای هسته ناپایداری می باشد .
در طبیعت ایزوتوپ های فراوانی از عناصر مختلف وجود دارند . امروزه با پیشرفت علم هسته ای ، در آزمایشگاه ها توانسته اند ایزوتوپ های جدیدی از عناصر مختلف تولید کنند بطوری برخی از آن ها در طبیعت وجود دارند.

 جدول تناوبی عناصر شیمیایی چیست؟

جدول تناوبی عناصر شیمیایی نمایشی از عناصر شیمیایی است که براساس ساختار الکترونی مرتب شده است، بطوریکه بسیاری از خواص شیمیایی بصورت منظم در طول جدول تغییر نماید. جدول اولیه بدون اطلاع از ساختار داخلی اتمها ساخته شد: اگر عناصر را بر حسب جرم اتمی آنها مرتب نمائیم، و آنگاه نمودار خواص معین دیگر آنها را بر حسب جرم اتمی رسم نمائیم، میتوان نوسان یا تناوب این خواص را بصورت تابعی از جرم اتمی مشاهده نمود.

 تاریخچه تشکیل جدول تناوبی عناصر شیمیایی چیست؟

اولین کسی که توانست این نظم را مشاهده نماید، یک شیمیدان آلمانی به نام Johann Wolfgang D?einer بود. او متوجه تعدادی تثلیث از عناصر مشابه شد.

و به دنبال او، شیمیدان انگلیسی John Alexander Reina Newlands متوجه گردید که عناصر از نوع مشابه در فاصله‌های هشت تایی یافت می شوند، که آنها را با نت‌های هشتگانه موسیقی شبیه نمود، هرچند که قانون نت‌های او مورد تمسخر معاصرین او قرار گرفت. سرانجام شیمیدان آلمانی Lothar Meyer و شیمیدان روسی Dmitry Ivanovich Mendeleev تقریبا بطور همزمان اولین جدول تناوبی را، با مرتب نمودن عناصر بر حسب جرمشان، توسعه دادند( ولی مندلیف تعداد کمی از عناصر را خارج از ترتیب صریح جرمی، برای تطابق بهتر با خواص همسایگانشان رسم نمود – این کار بعدها با کشف ساختار الکترونی عناصر در اواخر قرن نوزدهم و اوایل قرن بیستم توجیه گردید). فهرست عناصر بر اساس نام، علامت اختصاری و عدد اتمی موجود میباشد. شکل زیر جدول تناوبی عناصر شناخته شده را نمایش میدهد. هر عنصر با عدد اتمی و علامتهای شیمیایی. عناصر در یک ستون ("گروه") از لحاظ شیمیایی مشابه می باشند.

 مدل اتمی تامسون و مزایا و کاستی های آن چیست؟

برای نخستین بار جان تامسون ، با استفاده از لامپ پرتو کاتدی ، به ماهیت زیر اتمی ها پی برد . وی به دو سر الکترود مثبت و منفی لامپ ، اختلاف پتانسیل الکتریکی وصل کرد ، و مشاهده کرد که پرتو کاتدی از الکترود منفی( کاتد ) به الکترود مثبت ( آند ) می رود . سپس در مسیر پرتو کاتدی میدان مغناطیسی قرار داد و مشاهده کرد که پرتو کاتدی به سمت قطب مثبت منحرف می شود . و همچنین در این مسیر ، توربین پرّه دار قرار داد و بر اثر برخورد پرتو به توربین ، توربین شروع به حرکت می کرد .

وی با تکیه بر آزمایش های خود به این نتیجه رسید که ذرات سازنده پرتو کاتدی دارای بارالکتریکی منفی هستند و همچنین علاوه بر ماهیت موجی که پرتو دارد ، ماهیت ذره ای نیز از حود نشان می دهد . تامسون این ذرات منفی را ، الکترون نامید .
و بعد ها وی دریافت که ذرات سازنده پرتو کاتدی در تمام مواد وجود دارند . وی با استناد بر استنتاج های خود نظریه اتمی خود را مطرح ساخت .

مطابق این مدل ، اتم از بار الکتریکی منفی ( الکترون ) و بار الکتریکی مثبت تشکیل شده است که به صورت یکنواخت در سراسر اتم پخش شده است .

اما مدل اتمی تامسون دارای نقوصاتی می باشد . که از جمله آن ، این بود که محاسبات انعکاس و انحراف پرتو آلفا هنگام گسیل به ورقه نازک فلزی ، نسبت به مدل اتمی تامسون مغایر بود . به همین دلیل دانشمندان درصدد تعمیر مدل اتمی شدند .

 مدل اتمی رادفورد چیست و این مدل چه سؤالی جدیدی را مطرح کرد؟

اما دو سه سال بعد از آن رادرفورد با انجام آزمایشی ، مدل اتمی تامسون را رد کرد . او در آزمایش خود ، پرتو آلفا را ، که دارای بار الکتریکی منفی است ، به ورقه نازک طلا گسیل داد ، بر اثر این برخورد ، بخش عظیمی از پرتو از ورقه عبور کرد ، اما قسمت ناچیزی از آن ، بر اثر بر خورد ، منعکس و یا منحرف شد .

وی با تکیه بر این استنتاج ، مدل اتمی خود را در صحنه رقابت مطرح ساخت . بخش عظیمی از فضا اتم خالی است و به همین دلیل بخش عظیمی از پرتو آلفا بدون انحراف از اتم عبور می کند ، اما قسمت ناچیزی از اتم توپر و متراکم است که دارای بار الکتریکی مثبت است و هنگامی که پرتو آلفا به آن برخورد می کند منعکس می شود و یا هنگامی که از نزدیکی آن عبور می کند منحرف می شود .

در اطراف این منطقه توپر «هسته اتم ) الکترون ها پراکنده شده اند . و علت آنکه چرا هنگامی که پرتو آلفا از فضای اطراف هسته عبور می کند و ازکنارالکترون ها بدون هیچ انحرافی به مسیر خود ادامه می دهد آن است ، که در یک اتم اندازه بارالکتریکی مثبت هسته با مجموع اندازه بار الکتریکی منفی الکترون های اطراف آن برابر است . پس مطابق مدل اتمی رادرفورد ، اتم از هسته که دارای بار الکتریکی مثبت است و در مرکز اتم قرار دارد و همچنین الکترون که در اطراف هسته قرار دارد ،
تشکیل شده است . با پذیرفتن مدل اتمی رادرفورد این سوال برای دانشمندان پیش آمدکه طیف نشری خطی اتم عناصر ، حاصل از چیست ؟

 مدل اتمی بوهر چیست و چه ایده ای را بیان میکند؟

با پذیرفتن مدل اتمی رادرفورد این سوال برای دانشمندان پیش آمد ، که طیف نشری خطی اتم عناصر ، حاصل از چیست ؟

در این هنگام نیلس بور با پذیرفتن مدل اتمی رادرفورد چنین پیشنهاد داد که الکترون ها در اطراف هسته اتم در سطوح انرژی مشخصی قرار دارند و در این سطوح به دور هسته اتم در حال چرخیدن هستند . انرژی الکترون هایی که در سطوح انرژی پایین تر به هسته نزدیک تر هستند ، نسبت به الکترون هایی که از هسته دورند ، انرژی کمتری دارند . پس برای انتقال الکترون از سطح انرژی پایین به سطح انرژی بالا ، باید انرژی معادل اختلاف انرژی بین آن دو سطح ،را به آن الکترون بدهیم . پس انرژی الکترون ها در یک اتم کوانتیده است .

مدل اتمی بور توانست به ما نشان دهد که طیف نشر خطی که از اتم عناصر گسیل می شود ، بر اثر انتقال الکترون ها ازسطوح انرژی بالا به سطوح انرژی پایین است ، که در این انتقال انرژی الکترون کاهش و به صورت نور و گرما آزاد می شود .

که اگر این نور آزاد شده را از منشور عبور دهیم طیف نشری آن مشخص می شود . بور ، بیشتر مدل اتمی خود را بر اساس آزمایش هایی که با اتم های هیدروژن و هیلیم انجام داده بود مطرح می ساخت به همین دلیل مدل اتمی او ( که به مدل منظومه شمسی معروف است ) برای اتم های سنگینی مانند اورانیم ، آهن و ... صدق نمی کرد .
در این هنگام مدل اتمی کوانتمی (یا ابر الکترونی ) به همکاری بسیاری از دانشمندان به در عرصه رقابت مطرح شد . از جمله دانشمندانی که در این مدل اتمی سهم چشمگیری داشتند ، هایزنبگ ، پلانک و شرودینگر را می توان نام برد .
البته انیشتین با ارائه فرمول های خود نیز توانست به این مدل اتمی کمک کند .

 آذرخس چیست؟

پدیده زیبا ولی خطرناک آذرخش یا برق ، تخلیه الکتریکی در جو زمین است.

تشابه بین آذرخش و جرقه الکتریکی در همان اوایل قرن هجدهم مورد توجه قرار گرفت. تصور می شد که ابرهای طوفانی بار الکتریکی زیادی حمل می کنند، و آذرخش جرقه غول آسایی است که فقط ازنظر اندازه با جرقه بین الکترودهای ماشین ویمچورست متفاوت است.

 ماشین تندر لومونوسوف چگونه عمل می کرد ؟

لومونوسوف یک ماشین تندر ساخت. خازنی که در آزمایشگاه او نصب شده بود و با سیمی که انتهایش از اتاق خارج و بر تیرک بلند بالابرده شده بود، با الکتریسته جو باردار می شد. در مدت طوفان های تندری ، با لمس کردن خازن می شد جرقه را از آن خارج کرد.

آزمایش فرانکلین درمورد آذرخش چگونه بودو به این طریق چه مطلبی را ثابت کرد؟

فرانکلین در مواقع طوفان تندری بادبادکی را با یک میله آهنی به هوا فرستاد. انتهای پایین ریسمانی که به بادبادک متصل بود به کلید دری بسته می شد. وقتی که ریسمان مرطوب و به رسانای الکتریکی تبدیل می شد، فرانکلین می توانست جرقه ها را از کلید بگیرد، بطری لید را پرکند. و سایر آزمایش هایی را که معمولاً با ماشین ویمچورست صورت می پذیرفت، انجام دهد.

باید خاطرنشان کرد که چنین آزمایشاتی بسیار خطرناکند زیرا آذرخش ممکن است به بادبادک بخورد و آن وقت بار زیادی از بدن آزمایشگر به زمین برسد «برق گرفتگی شدید). در تاریخ فیزیک چنین موارد دردناکی وجود دارند. مثلاً در سال1753ریچمن (G.Richman) که با لومونوسوف کار می کرد در سن پترزبورک توسط آذرخش کشته شد.
البته با این آزمایشات نشان دادند که ابرهای طوفانی واقعا بار الکتریکی دارند.

 پارامتر های مشخص کننده آذرخش کدامند؟

بنا بر مشاهدات دراز مدت تخلیه جرقه ای آذرخش با عوامل زیر مشخص می شود.

• ولتاژ بین ابر و زمین که حدودا 10⁸ ولت است.

• جریان در آذرخش که حدودا 10⁵ آمپر است.

• مدت آذرخش که حدودا ^6-10 ثانیه است.

• قطر کانال تابان آذرخش که حدودا 10 تا 20 سانتیمتر است.

 تندر چیست؟

تندر که بعد از آذرخش شنیده می شود، دارای همان منشا ترق ترقی است که در مدت جرقه در آزمایشگاه بوجود می آید. یعنی هوای درون کانال تابان آذرخش به شدت گرم و منبسط می شود و موج های صوتی ایجاد می کند. در نتیجه بازتاب از ابرها ، کوه ها و غیره پژواک غرش های تندر را اغلب می توان شنید.

 ماهیت تخلیه جرقه ای را توضیح دهید؟

دو الکترود کروی را به باتری ای از خازن ها وصل می کنیم و به کمک یک ماشین ویمچورست شروع به پر کردن خازن ها می کنیم. در فرایند پر کردن خازن اختلاف پتاسیل الکتریکی بین الکترود ها افزایش می یابد و شدت میدان الکتریکی در گاز نیز زیاد می شود.

تا وقتی که شدت میدان الکتریکی زیاد نیست تغییری در گاز مشاهده نمی شود ولی در شدت میدان الکتریکی به قدر کافی زیاد در حدود 3 بین الکترودها جرقه الکتریکی ظاهر می شود که به صورت خط شکسته بسیار روشن خیره کننده ای دو الکترود را به هم وصل می کند در نزدیکی جرقه ، گاز تا دمای بالایی گرم و ناگهان منبسط می شود، که موج های صوتی تولید می کند.

 ولت سنج جرقه ای چیست و چگونه عمل می کند؟

اگر بستگی ولتاژ جرقه زنی با فاصله الکترودهایی با شکل معین را بدانیم، می توانیم ولتاژ نامعلوم را از روی ماکزیمم طول جرقه اندازه بگیریم. این اصل در ساختمان ولت سنج جرقه ای مورد استفاده قرار می گیرد، که وسیله مناسبی برای ارزیابی تقریبی ولتاژهای بالاست مثلا در دستگاه اشعه ایکس.