الـــذهـــــــب *بحث*
الذهب هو :
ويأتي الذهب في المجموعة الانتقالية رقم (11) من الجدول الدوري، ورقمه الذري (79)، ووزنه الذري (196.967)، ويبلغ وزنه النوعي (19.3). وينصهر الذهب في درجة حرارة قدرها (1063) درجة مئوية ، ويغلي في (2500)ْ مئوية. والذهب موصل جيد للحرارة والكهرباء، ولا يفوقه في هذه الصفة سوى الفضة والنحاس .
يعتبر الذهب الخالص من أكثر أنواع المعادن القابلة للطرق والسحب، حيث يمكن ضربه أو طرقه حتى كثافة تصل إلى (0.000013) سم. كما يمكن تشكيل سلكا ذهبيا طوله (100) كم من كمية قدرها (29) جرام. والذهب واحد من أكثر المعادن ذات الملمس الناعم إذ تبلغ صلابته من (2.5) إلى (3) على مقياس الصلادة.
والذهب من المعادن الخاملة جدا وهو لا يتأثر بالهواء أو الحرارة أو الرطوبة. وهو لا يذوب في الحوامض المركزة المعدنية المعروفة أمثال حامض الهيدروكلوريك، والكبريتيك،والفوسفوريك، والنتريك ولكنه يذوب في الماء الملكي الذي يعد مزيجا من حامضي الهيدروكلوريك والنتريك المركزين حيث يتحرر الكلور الحديث التولد فيذيب الذهب. وهناك حوامض أخرى تؤثر في الذهب مثل حامض التلمريك ومحلول كلوريد الحديد الساخن وغيرهما.
لما كان الذهب منتشرا في أماكن عديدة من الكرة الأرضية، إضافة إلى وجوده حرا في الطبيعة، ولغلو ثمنه واستعماله نقودا في شتى أمصار العالم أصبحت معرفته أيسر من معرفة غيره من الفلزات. كما أن صفاته الطبيعية قد جعلت منه معدنا شائع الصيت فكثر ذكره في الكتب وكثر المنقبون عنه والمشتغلون به. وفي القرن الرابع الهجري / العاشر الميلادي، حيث وصلت الحضارة الإسلامية إلى أوجها وزينت قصور الخلفاء بشتى أنواع الجواهر والمعادن التي جلبت من مختلف أصقاع الدولة الإسلامية المترامية، اهتم كثير من الكيميائيين بطرق تنقية هذه المعادن. فذكر البيروني في كتابه الجماهر في معرفة الجواهر طرق تنقية الذهب وهو ما لا يختلف كثيرا عن الطرق المستخدمة اليوم. فيذكر البيروني في تعدين الذهب وتصفيته ما نصه:" أن بعض الذهب ما يتصفى بالنار إما بالإذابة وحدها أو التشوية المسماة طبخا له، والجيد المختار يسمى لقطا لأنه يلتقط من المعدن قطاعا يسمى ركازا وأركز المعدن إذا وجد فيه القطع سواء معدن فضة أو ذهب، وربما لا يخلو من شوب ما، فخلصته التصفية حتى اتصف بالإبريز لخلاصه، ويثبت بعدها على وزنه".
ويأتي البيروني في شرح تنقية الذهب عندما يكون ممزوجا مع التربة أو في الأحجار الكبيرة، ويصف الطريقة التي تستعمل لاستخراج الذهب مما شابه من التراب والحجر وصفا دقيقا لا يختلف كثيرا عما هو عليه الآن. فيقول: "وربما كان الذهب متحدا بالحجر كأنه مسبوك معه فاحتيج إلى دقه، والطواحين تسحقه إلا أن دقه بالمشاجن أصوب وأبلغ في تجويده حتى يقال إنه يزيده حمرة، وذلك أنه إن صدق مستغرب عجيب، والمشاجن هي الحجارة المشدودة على أعمدة الجوازات المنصوبة على الماء الجاري للدق، كالحال في سمرقند في دق القنب في الكواغد ، وإذا اندق جوهر الذهب وانطحن، فسل عن حجارته وجميع الذهب بالزئبق، ثم عصر في قطعة جلد حتى يخرج الزئبق من مسامه، ويطير ما يبقى فيه منه بالنار فيسمى ذهبا زئبقيا ومزبقا والذهب الذي بلغ النهاية التي لا غاية وراءها من الخلوص، كما حصل لي بالتشوية بضع مرات، لا يؤثر في المحك كبيرا أثر ولا يكاد يتعلق به، ولكاد يسبق جموده إخراجه من الكورة ، فيأخذ فيها في الجمود عند قطع النفخ، وأغلب الظن في الذهب المستشفر أنه للينه".
ويتطرق البيروني إلى طريقة قديمة استعملها الهنود في اقتناص الذهب بواسطة الزئبق، ويشرح هذه الطريقة شرحا دقيقا موفقا فيقول:"ماء السند المار على ويهند قصبة القندهار عند الهند بنهر الذهب، وحتى أن بعضهم لا يحمد ماءه لهذا السبب ويسمى في مبادىء منابعه موه، ثم إذا أخذ في التجمع يسمى كرش أي الأسود لصفائه، وشدة خضرته لعمقه، وإذا انتهى إلى محاذاة منصب صنم شميل في بقعة كشمير على سمت ناحية بأول سمى هناك ماء السند… وفي منابعه مواضع يحفرون فيها حفيرات، و في قرار الماء وهو يجري فوقها ويملأونها من الزئبق حتى يتحول الحول عليها ثم يأتونها وقد صار زئبقها ذهبا. وهذا لأن ذلك الماء في مبدئه حاد الجري يحمل الرمل مع الذهب، كأجنحة البعوض رقة وصغرا، ويمر بها على وجه الزئبق فيعلق بالذهب ويترك ذلك الرمل يذهب ". ثم يخلص الذهب من الزئبق بالطريقة التي ذكرها البيروني سابقا.
تجري تنقية الذهب حديثا بفصل الأتربة والغرين والشوائب الأخرى بواسطة تيارات مائية قوية تزيل الدقائق
الرملية والغرينية، وتبقى دقائق الذهب في أماكنها نظرا لارتفاع كثافة الذهب وقد يستعمل الزئبق لإذابة الذهب دون الرمل والغرين. ثم يخلص الذهب من الزئبق بتقطير الأخير. كما يستخلص الذهب عرضا عند تعدين النحاس والفضة. وهناك طرق كيميائية لاستخلاص الذهب مما يشد به كطريقة السيانيد، أو إذابة سبائكه الفضية في حامض الكبريتيك المركز، وتجري تنقية الذهب بحامض النتريك أولا، ثم التحليل الكهربائي.
لقد عرف الذهب وبرزت قيمته منذ عصور سحيقة كمعدن يسهل تشكيله أكثر من أي معدن آخر. بالإضافة إلى سهولة الحصول على الذهب في صورته النقية. كما أن جمال الذهب ورونقه ومقاومته للتآكل قد جعلته من المعادن المتميزة في الفنون والحرف المختلفة منذ قديم الزمن.
ونظرا لندرته النسبية، استخدم الذهب كعملة وأساس للمعاملات المالية الدولية. والوحدة المستخدمة في وزن الذهب هي الأونسة وهي تعادل 31.1 جراما. من أهم استخدامات الذهب الآن أنه يستخدم كاحتياطي للعملات. ولعدة قرون مضت، كان الذهب والفضة يستخدمان استخداما مباشرا كعملتين. وأثناء القرن التاسع عشر، لعب الذهب دورا جديدا حيث أصبح الأساس الوحيد لعملات معظم دول العالم حيث يمكن تحويل الأوراق المالية إلى ذهب. ومنذ السبعينات من القرن العشرين، أصبح الذهب يباع ويشترى في السوق بأسعار متذبذبة إلى حد كبير، وأصبحت العلاقة بين احتياطي الذهب وقيمة العملات علاقة غير مباشرة إلى حد كبير.
وقد أصبح الطلب متزايدا جدا على الذهب في عمليات التصنيع. ولأن الذهب موصل جيد للكهرباء وذو مقاومة عالية للصدأ والتآكل، فقد أصبح ذا أهمية كبرى في صناعة الدوائر الكهربائية الدقيقة. وإذا أذيبت كميات صغيرة من الذهب ووضعت في الألواح الزجاجية أو البلاستيكية، فإنها تمنع مرور الأشعة دون الحمراء وتكون بمثابة واقي حراري فعال. ولأن الذهب يتميز بثباته الكيميائي، فإنه يستخدم في الآلات التي تعمل في غلاف جوي يؤدي إلى الصدأ، كما يطلى به الأسطح المعرضة للصدأ أو التآكل بسبب السوائل أو الأبخرة.
كما يستخدم الذهب أيضا على شكل رقائق في الطلاء بالذهب والكتابة بالذهب. وتستخدم أحد مشتقات الذهب في تلوين الزجاج الأحمر. ويستخدم سيانيد البوتاسيوم المضاف إليه الذهب في عملية الطلاء بالذهب التي تتم كهربائيا.
وكذلك يستخدم الذهب في الطب لما ثبت من توافقه مع أجهزة الجسم الحية. فهو يستخدم في طب الأسنان، وفي تغليف الأدوية. كما تستخدم النظائر المشعة من الذهب في الأبحاث البيولوجية وفي علاج السرطان.
ويستخدم الكم الأكبر من الذهب المنتج في العملات والمجوهرات. وللوفاء بهذه الأغراض، يخلط الذهب بمعادن أخرى ليصل إلى الصلابة المطلوبة. ويعبر عن الذهب الموجود في هذا الخليط بالقيراط. ويحتوي الذهب المستخدم في صناعة المجوهرات على النحاس والفضة، بينما يحتوي الذهب الأبيض على الزنك والنيكل أو المعادن البلاتينية
ولكن إمكانية تصنيف الذرات وفقا لخواصها الكيميائية المتشابهة ( كما في الجدول الدوري للعناصر ) دلت على ان الذرات ليست الجسيمات الأولية ، بل إن هناك ما هو أصغر منالذرة . وقد ثبت ذلك عندما قام العالم الإنكليزي " رذرفورد " ومعاونيه " مارسْدِن ، و جايجر " ، وذلك في عام 1909م ، بإجراء التجربة الشهيرة المعروفة بتجربة السبيكة الذهبية . لقد كانت تجربة سهلة وبسيطة ، حين اطلق رذرفورد ومساعداه سيلا من دقائق ألفا ( هذه الدقائق ذات كتلة اصغر من كتلة الذرة نفسها ) ، التي يشعّها عنصر الراديوم النقي ( من المعروف ان من اكتشفا عنصر الراديوم المشع هما ، ماري كوري ، وزوجها بيير، عام 1898م ) ، على صفيحة رقيقة جدا من عنصر الذهب يحيط بها حاجز( شاشة ) مغطى بكبريتيد الزنك ( كبريتيد الخارصين ) ، فيه فتحة تمر من خلالها تلك الدقائق ، بحيث أن دقائق ألفا عندما تصدم بالحاجز تترك أثرا فيه ، كما ان هذا الحاجز يومض عند اصطدام الدقائق به . الرسم التالي يوضح بشكل تقريبي تجربة رذرفورد ، حيث تبدو صفيحة الذهب gold foil ، والحاجز( الشاشة ) detecting screen الذي يكشف أثر دقائق الفا عندما تصطدم به
كما يبدو المصدر الباعث لدقائق ألفا alpha particle emitter ، وهو عنصر الراديوم المشع ، ويظهر الشق او الفتحة slit التي في الشاشة المحيطة بصفيحة الذهب ، والذي تمر أشعة الفا من خلاله نحو صفيحة الذهب .
الـــذهـــــــب
الذهب هو :
فلز أصفر براق على هيئة كتل بإمكانها عكس الضوء أما صفائحه الرقاق فتبدو خضراء اللون أو زرقاء. أما الذهب المقطع تقطيعا دقيقا – مثله مثل المساحيق المعدنية الأخرى – فيتميز باللون الأسود بينما توجد أنواع أخرى من الذهب يتدرج لونها بين الياقوتي والأرجواني.
ويأتي الذهب في المجموعة الانتقالية رقم (11) من الجدول الدوري، ورقمه الذري (79)، ووزنه الذري (196.967)، ويبلغ وزنه النوعي (19.3). وينصهر الذهب في درجة حرارة قدرها (1063) درجة مئوية ، ويغلي في (2500)ْ مئوية. والذهب موصل جيد للحرارة والكهرباء، ولا يفوقه في هذه الصفة سوى الفضة والنحاس .
خصائص الذهب :
يعتبر الذهب الخالص من أكثر أنواع المعادن القابلة للطرق والسحب، حيث يمكن ضربه أو طرقه حتى كثافة تصل إلى (0.000013) سم. كما يمكن تشكيل سلكا ذهبيا طوله (100) كم من كمية قدرها (29) جرام. والذهب واحد من أكثر المعادن ذات الملمس الناعم إذ تبلغ صلابته من (2.5) إلى (3) على مقياس الصلادة.
والذهب من المعادن الخاملة جدا وهو لا يتأثر بالهواء أو الحرارة أو الرطوبة. وهو لا يذوب في الحوامض المركزة المعدنية المعروفة أمثال حامض الهيدروكلوريك، والكبريتيك،والفوسفوريك، والنتريك ولكنه يذوب في الماء الملكي الذي يعد مزيجا من حامضي الهيدروكلوريك والنتريك المركزين حيث يتحرر الكلور الحديث التولد فيذيب الذهب. وهناك حوامض أخرى تؤثر في الذهب مثل حامض التلمريك ومحلول كلوريد الحديد الساخن وغيرهما.
تاريخ معدن الذهب :
لما كان الذهب منتشرا في أماكن عديدة من الكرة الأرضية، إضافة إلى وجوده حرا في الطبيعة، ولغلو ثمنه واستعماله نقودا في شتى أمصار العالم أصبحت معرفته أيسر من معرفة غيره من الفلزات. كما أن صفاته الطبيعية قد جعلت منه معدنا شائع الصيت فكثر ذكره في الكتب وكثر المنقبون عنه والمشتغلون به. وفي القرن الرابع الهجري / العاشر الميلادي، حيث وصلت الحضارة الإسلامية إلى أوجها وزينت قصور الخلفاء بشتى أنواع الجواهر والمعادن التي جلبت من مختلف أصقاع الدولة الإسلامية المترامية، اهتم كثير من الكيميائيين بطرق تنقية هذه المعادن. فذكر البيروني في كتابه الجماهر في معرفة الجواهر طرق تنقية الذهب وهو ما لا يختلف كثيرا عن الطرق المستخدمة اليوم. فيذكر البيروني في تعدين الذهب وتصفيته ما نصه:" أن بعض الذهب ما يتصفى بالنار إما بالإذابة وحدها أو التشوية المسماة طبخا له، والجيد المختار يسمى لقطا لأنه يلتقط من المعدن قطاعا يسمى ركازا وأركز المعدن إذا وجد فيه القطع سواء معدن فضة أو ذهب، وربما لا يخلو من شوب ما، فخلصته التصفية حتى اتصف بالإبريز لخلاصه، ويثبت بعدها على وزنه".
ويأتي البيروني في شرح تنقية الذهب عندما يكون ممزوجا مع التربة أو في الأحجار الكبيرة، ويصف الطريقة التي تستعمل لاستخراج الذهب مما شابه من التراب والحجر وصفا دقيقا لا يختلف كثيرا عما هو عليه الآن. فيقول: "وربما كان الذهب متحدا بالحجر كأنه مسبوك معه فاحتيج إلى دقه، والطواحين تسحقه إلا أن دقه بالمشاجن أصوب وأبلغ في تجويده حتى يقال إنه يزيده حمرة، وذلك أنه إن صدق مستغرب عجيب، والمشاجن هي الحجارة المشدودة على أعمدة الجوازات المنصوبة على الماء الجاري للدق، كالحال في سمرقند في دق القنب في الكواغد ، وإذا اندق جوهر الذهب وانطحن، فسل عن حجارته وجميع الذهب بالزئبق، ثم عصر في قطعة جلد حتى يخرج الزئبق من مسامه، ويطير ما يبقى فيه منه بالنار فيسمى ذهبا زئبقيا ومزبقا والذهب الذي بلغ النهاية التي لا غاية وراءها من الخلوص، كما حصل لي بالتشوية بضع مرات، لا يؤثر في المحك كبيرا أثر ولا يكاد يتعلق به، ولكاد يسبق جموده إخراجه من الكورة ، فيأخذ فيها في الجمود عند قطع النفخ، وأغلب الظن في الذهب المستشفر أنه للينه".
ويتطرق البيروني إلى طريقة قديمة استعملها الهنود في اقتناص الذهب بواسطة الزئبق، ويشرح هذه الطريقة شرحا دقيقا موفقا فيقول:"ماء السند المار على ويهند قصبة القندهار عند الهند بنهر الذهب، وحتى أن بعضهم لا يحمد ماءه لهذا السبب ويسمى في مبادىء منابعه موه، ثم إذا أخذ في التجمع يسمى كرش أي الأسود لصفائه، وشدة خضرته لعمقه، وإذا انتهى إلى محاذاة منصب صنم شميل في بقعة كشمير على سمت ناحية بأول سمى هناك ماء السند… وفي منابعه مواضع يحفرون فيها حفيرات، و في قرار الماء وهو يجري فوقها ويملأونها من الزئبق حتى يتحول الحول عليها ثم يأتونها وقد صار زئبقها ذهبا. وهذا لأن ذلك الماء في مبدئه حاد الجري يحمل الرمل مع الذهب، كأجنحة البعوض رقة وصغرا، ويمر بها على وجه الزئبق فيعلق بالذهب ويترك ذلك الرمل يذهب ". ثم يخلص الذهب من الزئبق بالطريقة التي ذكرها البيروني سابقا.
تنقية الذهب حديثا :
تجري تنقية الذهب حديثا بفصل الأتربة والغرين والشوائب الأخرى بواسطة تيارات مائية قوية تزيل الدقائق
الرملية والغرينية، وتبقى دقائق الذهب في أماكنها نظرا لارتفاع كثافة الذهب وقد يستعمل الزئبق لإذابة الذهب دون الرمل والغرين. ثم يخلص الذهب من الزئبق بتقطير الأخير. كما يستخلص الذهب عرضا عند تعدين النحاس والفضة. وهناك طرق كيميائية لاستخلاص الذهب مما يشد به كطريقة السيانيد، أو إذابة سبائكه الفضية في حامض الكبريتيك المركز، وتجري تنقية الذهب بحامض النتريك أولا، ثم التحليل الكهربائي.
استخدامات الذهب :
لقد عرف الذهب وبرزت قيمته منذ عصور سحيقة كمعدن يسهل تشكيله أكثر من أي معدن آخر. بالإضافة إلى سهولة الحصول على الذهب في صورته النقية. كما أن جمال الذهب ورونقه ومقاومته للتآكل قد جعلته من المعادن المتميزة في الفنون والحرف المختلفة منذ قديم الزمن.
ونظرا لندرته النسبية، استخدم الذهب كعملة وأساس للمعاملات المالية الدولية. والوحدة المستخدمة في وزن الذهب هي الأونسة وهي تعادل 31.1 جراما. من أهم استخدامات الذهب الآن أنه يستخدم كاحتياطي للعملات. ولعدة قرون مضت، كان الذهب والفضة يستخدمان استخداما مباشرا كعملتين. وأثناء القرن التاسع عشر، لعب الذهب دورا جديدا حيث أصبح الأساس الوحيد لعملات معظم دول العالم حيث يمكن تحويل الأوراق المالية إلى ذهب. ومنذ السبعينات من القرن العشرين، أصبح الذهب يباع ويشترى في السوق بأسعار متذبذبة إلى حد كبير، وأصبحت العلاقة بين احتياطي الذهب وقيمة العملات علاقة غير مباشرة إلى حد كبير.
وقد أصبح الطلب متزايدا جدا على الذهب في عمليات التصنيع. ولأن الذهب موصل جيد للكهرباء وذو مقاومة عالية للصدأ والتآكل، فقد أصبح ذا أهمية كبرى في صناعة الدوائر الكهربائية الدقيقة. وإذا أذيبت كميات صغيرة من الذهب ووضعت في الألواح الزجاجية أو البلاستيكية، فإنها تمنع مرور الأشعة دون الحمراء وتكون بمثابة واقي حراري فعال. ولأن الذهب يتميز بثباته الكيميائي، فإنه يستخدم في الآلات التي تعمل في غلاف جوي يؤدي إلى الصدأ، كما يطلى به الأسطح المعرضة للصدأ أو التآكل بسبب السوائل أو الأبخرة.
كما يستخدم الذهب أيضا على شكل رقائق في الطلاء بالذهب والكتابة بالذهب. وتستخدم أحد مشتقات الذهب في تلوين الزجاج الأحمر. ويستخدم سيانيد البوتاسيوم المضاف إليه الذهب في عملية الطلاء بالذهب التي تتم كهربائيا.
وكذلك يستخدم الذهب في الطب لما ثبت من توافقه مع أجهزة الجسم الحية. فهو يستخدم في طب الأسنان، وفي تغليف الأدوية. كما تستخدم النظائر المشعة من الذهب في الأبحاث البيولوجية وفي علاج السرطان.
ويستخدم الكم الأكبر من الذهب المنتج في العملات والمجوهرات. وللوفاء بهذه الأغراض، يخلط الذهب بمعادن أخرى ليصل إلى الصلابة المطلوبة. ويعبر عن الذهب الموجود في هذا الخليط بالقيراط. ويحتوي الذهب المستخدم في صناعة المجوهرات على النحاس والفضة، بينما يحتوي الذهب الأبيض على الزنك والنيكل أو المعادن البلاتينية
الجسيمات الأولية
الحلقة الأولى
نظرة تاريخية
حوالي عام 1550 ق.م ، بدأ الأغارقة (اليونان القدماء ) بإنشاء القواعد الأساسية للمباديء الفيزيائية الحديثة ، مثل مبدأ بقاء المادة ، والنظرية الذرية ، وما شابه ذلك . وفي القرون التي تلت عصر الأغارقة ، حدثت تطورات قليلة في علم الفيزياء . ومع ذلك فإن النهضة الأوروبية ـ التي قامت على اعتماد وتطوير الثقافة العلمية الإسلامية المنقولة عن الإغريق ، والتي قام المسلمون بتطويرها ـ اقتحمت مجال علم الفيزياء منذ ان بدأ كوبرنيكس ومفكرون آخرون برفض الأفكار الفيزيائية الإغريقية ، مفضلين افكارا علمية جديدة تعتمد على الطرق العلمية التجريبية . وبما ان نظريات كوبرنيكس أنهت مفاهيم الحقبة العلمية القديمة ، وبدات الثورةَ العلمية الجديدة ، فإن ذلك أدى إلى اعتباره في عداد المفكرين القدماء . وعودة إلى بدايات النظرية الذرية ، فإن من الممكن إرجاعها إلى " ديموقريطوس 370 ـ 460 ق.م ) ، والذي وضع نظرية تقول بأن الكون يتألف من فضاء فارغ إلا من عدد غيرمحدد من الجسيمات الأولية الخفية ، والتي تختلف عن بعضها في الشكل ، والموقع ، والترتيب ، وان المادة جميعها تتشكل من جسيمات غير قابلة للتجزئة تسمى الذرات
الحلقة الأولى
نظرة تاريخية
حوالي عام 1550 ق.م ، بدأ الأغارقة (اليونان القدماء ) بإنشاء القواعد الأساسية للمباديء الفيزيائية الحديثة ، مثل مبدأ بقاء المادة ، والنظرية الذرية ، وما شابه ذلك . وفي القرون التي تلت عصر الأغارقة ، حدثت تطورات قليلة في علم الفيزياء . ومع ذلك فإن النهضة الأوروبية ـ التي قامت على اعتماد وتطوير الثقافة العلمية الإسلامية المنقولة عن الإغريق ، والتي قام المسلمون بتطويرها ـ اقتحمت مجال علم الفيزياء منذ ان بدأ كوبرنيكس ومفكرون آخرون برفض الأفكار الفيزيائية الإغريقية ، مفضلين افكارا علمية جديدة تعتمد على الطرق العلمية التجريبية . وبما ان نظريات كوبرنيكس أنهت مفاهيم الحقبة العلمية القديمة ، وبدات الثورةَ العلمية الجديدة ، فإن ذلك أدى إلى اعتباره في عداد المفكرين القدماء . وعودة إلى بدايات النظرية الذرية ، فإن من الممكن إرجاعها إلى " ديموقريطوس 370 ـ 460 ق.م ) ، والذي وضع نظرية تقول بأن الكون يتألف من فضاء فارغ إلا من عدد غيرمحدد من الجسيمات الأولية الخفية ، والتي تختلف عن بعضها في الشكل ، والموقع ، والترتيب ، وان المادة جميعها تتشكل من جسيمات غير قابلة للتجزئة تسمى الذرات
:
الذرة :
حوالي عام 1900م ، كان الناس يظنون ان ذرات المادة عبارة عن كريّات صغيرة جدا ومصمتة كما تبدو في الرسم التالي
حوالي عام 1900م ، كان الناس يظنون ان ذرات المادة عبارة عن كريّات صغيرة جدا ومصمتة كما تبدو في الرسم التالي
ولكن إمكانية تصنيف الذرات وفقا لخواصها الكيميائية المتشابهة ( كما في الجدول الدوري للعناصر ) دلت على ان الذرات ليست الجسيمات الأولية ، بل إن هناك ما هو أصغر منالذرة . وقد ثبت ذلك عندما قام العالم الإنكليزي " رذرفورد " ومعاونيه " مارسْدِن ، و جايجر " ، وذلك في عام 1909م ، بإجراء التجربة الشهيرة المعروفة بتجربة السبيكة الذهبية . لقد كانت تجربة سهلة وبسيطة ، حين اطلق رذرفورد ومساعداه سيلا من دقائق ألفا ( هذه الدقائق ذات كتلة اصغر من كتلة الذرة نفسها ) ، التي يشعّها عنصر الراديوم النقي ( من المعروف ان من اكتشفا عنصر الراديوم المشع هما ، ماري كوري ، وزوجها بيير، عام 1898م ) ، على صفيحة رقيقة جدا من عنصر الذهب يحيط بها حاجز( شاشة ) مغطى بكبريتيد الزنك ( كبريتيد الخارصين ) ، فيه فتحة تمر من خلالها تلك الدقائق ، بحيث أن دقائق ألفا عندما تصدم بالحاجز تترك أثرا فيه ، كما ان هذا الحاجز يومض عند اصطدام الدقائق به . الرسم التالي يوضح بشكل تقريبي تجربة رذرفورد ، حيث تبدو صفيحة الذهب gold foil ، والحاجز( الشاشة ) detecting screen الذي يكشف أثر دقائق الفا عندما تصطدم به
كما يبدو المصدر الباعث لدقائق ألفا alpha particle emitter ، وهو عنصر الراديوم المشع ، ويظهر الشق او الفتحة slit التي في الشاشة المحيطة بصفيحة الذهب ، والذي تمر أشعة الفا من خلاله نحو صفيحة الذهب .
بعض من دقائق ألفا اخترقت صفيحة الذهب واصطدمت بالحاجز من خلف الصفيحة في عدة مواقع ، وبعضها ارتد عن الصفيحة وانعكس ليقع على الحاجز في مواقع مختلفة أمام صفيحة الذهب . وهذا يدل على ان دقائق ألفا صادفت في طريقها فراغا في داخل ذرات الذهب ، مما جعلها تنفذ من الصفيحة لتصدم بالحاجز الخارصيني ، كما أن اصطدامها لم يكن في موقع واحد ، مما يدل انها صادفت قوة ما داخل ذرة الذهب حرفتها عن مسارها . أما دقائق ألفا المرتدة فقد دلت ايضا ان ارتدادها تسبب عن اصطدامها بمكونات داخل الذرة اصغر حجما من ذرات الذهب أيضا ، مما جعل رذرفورد يعتقد أن في الذرة جسيمات أصغر منها ، أي أن الذرة ليست كرة مصمتة لا تتجزا إلى ما هو اصغر منها . والرسم التالي يوضح ذرات الذهب ، وفي كل ذرة ما سمي بنواتها ، كما ان الخطوط الحمراء تمثل دقائق الفا التي أطلقت على صفيحة الذهب الرقيقة ، ويلاحظ نفاذ الدقائق البعيدة عن الأنوية ،وارتداد الدقائق المصطدمة بها ، بزوايا مختلفة :
لقد بنى رذرفورد نموذجا للذرة نتيجة لأبحاثه ، وابحاث غيره ، ( خاصة طومسون مكتشف الإلكترون عام 1897م ، والذي كان قد قال بوجوب وجود تركيب ذري للذرة ، والذي افترضه بانه إلكترونات متبعثرة في غيمة من الشحنات الموجبة) ، يتلخص في ان الذرة فيها نواة موجبة الشحنة تتألف من بروتونات ونيوترونات ، وأن هناك إلكترونات سالبة الشحنة تدور حول النواة ، وهذا ما يشبه النظام الشمسي ، حيث تدور فيه الكواكب حول الشمس:
وفي عام 1913م وضع " بور Bohr " نموذجا للذرة اكثر إقناعا ، وأقل تعرضا للنقد بكثير من نموذج رذرفورد ، معتمدا على هذا النموذج في أساسه ، إلا ان " بور " قد استعان بمفاهيم جديدة قدمتها النظرية الكمومية لتفسير تصرف الجسيمات الأولية ، وبذلك طور نظرية رذرفورد إلى الأفضل ، وساعد في تطوير ميكانيكا الكم ذاتها.
