إذا قمت بخلط الحبر أو الطلاء بالماء ، ثم نظرت إلى هذا الماء تحت المجهر ، يمكنك رؤية الحركة السريعة لأصغر جزيئات السخام أو الطلاء في اتجاهات مختلفة. ما الذي يثير مثل هذه الحركات؟
من اكتشف ومتى
في عام 1827 ، لاحظ عالم الأحياء الإنجليزي روبرت براون من خلال مجهر قطرة ماء ، والتي حصلت عن طريق الخطأ على كمية صغيرة من حبوب اللقاح. ورأى أن أصغر جزيئات حبوب اللقاح كانت تتراقص وتتحرك بطريقة فوضوية في السائل. لذلك تم اكتشاف الحركة البراونية التي سميت على اسم هذا العالم - وهي حركة أصغر الجسيمات الذائبة في سائل أو غاز. بعد ملاحظة الأنواع المختلفة من حبوب اللقاح في مجموعته ، قام عالم الأحياء بإذابة مسحوق المعادن في الماء.
نتيجة لذلك ، كان براون مقتنعًا بأن هذه الحركة الفوضوية لم تكن بسبب السائل نفسه وليس بسبب التأثيرات الخارجية على السائل ، ولكن بشكل مباشر عن الحركة الداخلية لأصغر جسيم. هذا الجسيم ، قياسا على الحركة المرصودة ، كان يسمى "الجسيم البراوني".
تطوير النظرية أتباعها
لاحقًا ، تم تأكيد اكتشاف براون وتوسيعه وتحديده ، بناءً على نظرية الحركية الجزيئية ، بواسطة A. Einstein و M. Smoluchowski. والفيزيائي الفرنسي بيرين ، بعد عشرين عامًا ، بفضل تحسين المجاهر في عملية دراسة الحركة العشوائية لجسيم براوني ، أكد وجود الجزيئات المناسبة. سمحت مراقبة الحركة البراونية لبيرين بحساب عدد الجزيئات في 1 مول من أي غاز واشتقاق الصيغة البارومترية.
كان اكتشاف حركة الجسيم البراوني بمثابة دليل على وجود جسيمات أصغر بكثير ، غير مرئية حتى في المجهر - جزيئات سائل وأي مادة أخرى. إنها الجزيئات التي بحركتها المستمرة تجبر جزيئات حبوب اللقاح أو السخام أو الطلاء على التحرك.
التعريف والحجم
إذا نظرت إلى جزيئات الذبيحة المعلقة في الماء من خلال المجهر ، ستلاحظ أن الحبوب ذات الأحجام المختلفة تتصرف بشكل مختلف. لا تبدأ الجسيمات الضخمة نسبيًا ، التي تتعرض لنفس العدد من الصدمات من جميع الجوانب خلال فترة زمنية معينة ، في التحرك. والجسيمات الصغيرة في نفس الفترة الزمنية تتلقى تأثيرات أحادية الجانب غير معوضة ، وتدفعها إلى الجانب ، وتتحرك.
ما هو حجم الجسيم البراوني المعرض للجزيئات؟ لقد ثبت تجريبياً أن حبوب اللقاح السيتوبلازمية لا تزيد عن 3 ميكرومتر (ميكرومتر) ، أو 10-6متر ، أو 10-3 ملليمتر. لا تصبح الجزيئات الأكبر حجمًا مشاركًا في الحركة المستمرة التي اكتشفها براون.
إذن ، دعنا نجيب على السؤال "ما هو الجسيم البراوني". هذه هي أصغر حبيبات مادة لا يزيد حجمها عن 3 ميكرون ، والتي يتم تعليقها في سائل أو غاز ، مما يؤدي إلى حركة فوضوية ثابتة تحت تأثير جزيئات الوسط الذي توجد فيه.
النظرية الحركية الجزيئية
الحركة البراونية لا تتوقف ، لا تبطئ في الوقت المناسب. هذا يفسر مفهوم النظرية الحركية الجزيئية التي تقول أن جزيئات أي مادة في حركة حرارية ثابتة. مع زيادة درجة حرارة الوسط ، تزداد سرعة حركة الجزيئات ، وبالتالي يتسارع الجسيم البراوني ، الذي يتعرض للتأثيرات الجزيئية.
بالإضافة إلى درجة حرارة المادة ، تعتمد سرعة الحركة البراونية أيضًا على لزوجة الوسط وحجم الجسيم المعلق. ستصل الحركة إلى أقصى سرعتها عندما تكون درجة حرارة المادة المحيطة بالجسيم عالية ، ولن تكون المادة نفسها لزجة ، وستكون جزيئات الغبار هي الأصغر.
جزيئات المادة التي توجد فيها أصغر الجسيمات ، تصطدم عشوائيًا ، وتطبق قوة ناتجة (تنتج دفعة) ، مما يتسبب في تغيير اتجاه حركة حبوب اللقاح. لكن مثل هذه التقلبات قصيرة جدًا في الوقت المناسب ، وعلى الفور تقريبًا يتغير اتجاه القوة المطبقة ، مما يؤدي إلى تغيير في اتجاه الحركة.
أبسط وأوضح مثال يسمح لك بفهم ماهية الجسيم البراوني هو حركة جزيئات الغبار ، المرئية في شعاع الشمس المائل. في 99-55 سنة. قبل الميلاد ه. شرح الشاعر الروماني القديم لوكريتيوس بدقة سبب الحركة الشاذة في القصيدة الفلسفية "في طبيعة الأشياء".
انظر هنا: عندما يمر ضوء الشمس
في مساكننا والظلام يخترق بأشعةها
العديد من الأجسام الصغيرة في الفراغ ، سترى ، تومض ،
الاندفاع ذهابًا وإيابًا في وهج الضوء المتوهج.
هل يمكن أن تفهم من هذا كيف بلا كلل
بداية الأشياء في الفراغ الشاسع لا تهدأ
لذا فإن الأشياء العظيمة تساعد على فهم
أشياء صغيرة ، تحدد مسار فهمها.
إلى جانب ذلك ، لأنك بحاجة إلى الاهتمام
للاضطراب في اجساد الخفقان في ضوء الشمس
ماذا تعرف من الامر والحركة
ما يحدث فيها سرا و مخفي عن الانظار
لأنك سترى عدد جزيئات الغبار التي تتغير
الطريق من الصدمات الخفية والعودة مرة أخرى
للأبد ذهابًا وإيابًا في كل الاتجاهات.
قبل وقت طويل من ظهور التكنولوجيا المكبرة الحديثة ، توصل لوكريتيوس ، وهو يراقب نظيرًا للحركة التي رآها براون ، إلى استنتاج مفاده أن أصغر جسيمات المادة موجودة. أكد براون ذلك من خلال القيام بواحد من أهم الاكتشافات العلمية.
