مہجہرد إنہسہآن
ادارة الموقع
لمحة عن جهود العلماء في دراسة بنية الذرة
العالم دمقرطيس (فيلسوف يوناني): قال بأن المادة تتألف من مجموعة أجزاء كل منها سماه الجزء الذي لا يتجزأ(يسمى حاليا الذرة).
العالم دالتون: قدّم نظرية في بنية الذرة. العالم طومسون :أكتشف الإلكترون وتصور بنية الذرة بشكل كرة صغيرة جدا مصمته شحنتها موزعة في جميع أنحاء الذرة ,وتتوزع الإلكترونات السالبة فيما بينها(الذرة متعادلة كهربائيا). العالم رذرفورد: اكتشف تجريبيا نواة الذرة.وسنعطي ملخص عن تجربة رذرفورد
اضغط للإطلاع على جهود العلماء لدراسة البنية الذرية لاحظ صور نماذج الذرات كما تصورها بعض العلماء
تجربة رذرفورد
أسقط رذرفورد حزمة سريعة من جسيمات ألفا ناظميا على صفيحة رقيقة من الذهب ,وتلقى الجسيمات التي اخترقت الذهب أو التي ارتدت بواسطة شاشة متألقة ومجهر دوّار
نتائج تجربة رذرفورد:
معظم جسيمات ألفا نفذت من الصفيحة بدون انحراف (يدل ذلك أن معظم الذرة فراغ )
نسبة قليلة من جسيمات ألفا ارتدت (يدل ذلك على اصطدامها بالنواة الكثيفة التي تتجمع فيها معظم كتلة الذرة)
نسبة قليلة من جسيكات ألفا انحرفت عن مسارها(يدل ذلك على تنافر جسيمات ألفا مع النواة الموجبة)
اضغط لرؤية الجسيمات التي نفذت اضغط لرؤية الجسيمات التي ارتدت
اضغط لرؤية الجسيمات التي انحرفت
تتألف الذرة حسب نموذج رذرفورد من:
نواة موجبة الشحنة تتركز فيها معظم كتلة الذرة
الكترونات سالبة تدور حول النواة على أبعاد شاسعة عنها
فراغ يمثل معظم حجم الذرة
الذرّة متعادلة كهربائيا (مجموع الشحنات الموجبة للنواة يساوي مجموع الشحنات السالبة للإلكترونات)
ملاحظة :فشل رذرفورد في تفسير الطيف الخطي للعناصر وتفسير ثبات الذرّة
اضغط للإطلاع على أسباب هذا الفشل نظرية بور في البنية الذريّة
قام العالم بور يتعديل نمذج رذرفورد للذرّة ووضع نموذجا للذرّة معتمدا على فرضيات نموذج بور وعلى نظرية الكم لماكس بلانك
ملخّص فرضيات نظرية بور
يدور الإلكترون في الذرّة في مدارات محدودة ومستقرة ,ويوافق كل مدار سوية طاقة محددة.
لايصدر الإلكترون طاقة مادام على مداره(أي في سوية طاقة محددة)
عند إنتقال الكترون من مدار ذي سوية طاقية عليا الى مدار ذي سوية طاقية أدني,يصدر الإلكترون طاقة محددة كما في العلاقة التالية
وبالعكس عند انتقال الإلكترون من مدار ذي سوية طاقية دنيا إلى مدار ذي سوية طاقية أعلى يمتص الإلكترون طاقة تحسب من العلاقة السابقة ,
العزم الحركي للإلكترون على المدارات التي يمكنه التحرك عليها يساوي
لقد حسب بور نصف قطر ذرّة الهيدروجين ,وسرعة دوران الإلكترون حول النواة
الطاقة الكلية للإلكترون وفق نظرية بور
الطاقة الكلية للإلكترون على مداره هي مجموع طاقته الحركية وطاقته الكامنة, وتعطى هذه الطاقة بالعلاقة التالية
درست نظرية بور ذرّة الهيدروجين ,وعجزت عن إعطاء صؤرة مفصلّة ودقيقة لطيوف الذرات متعددة الذرات
البنية الذرية وفق النظرية الحديثة
كانت نظرية بور خطوة هامة للتوصل الى النظرية الحديثة لبنية الذرة.
تعتمد النظرية الحديثة على مفهومين أساسيين
- الإلكترون ذو طبيعة ثنائية فهو يسلك سلوك جسيم أحيانا ,وأحيانا أخرىيكون كظاهرة موجية(كالأمواج الضوئية)
- مبدأ عدم التعيين (لهايزنبرج)لايمكن أبدا تعيين موضع وكمية حركة دقيقة ضغيرة جدا تدور في حيز صغير جدا كالإلكترون في آن واحد وبدقة
الميكانيك الكمومي :يدرس حركة الدقائق الصغيرة (كالإلكترون)إعتمادا على مفهومي النظرية الحديثة,وعلى ميكانيك الكم
التي درست سابقا
الفرق بين تصوّر نظرية بور(في تصوّر ذرّة الهيدروجين)وبين النظرية الحديثة
في نظرية بور يدورإلكترون ذرّة الهيدروجين في سويّة طاقة محددة.أما في النظرية الحديثة لايتبع الإلكترون السابق مسارا محددا حول نواة الهيدروجين ,وهو حرّ الحركة في الفضاء المحيط بالنواة .ويمكننا معرفة إحتمال وجود الإلكترون في مكان معين في لحظة معينة.
والغمامة الإلكترونية :هي المحل الهندسي الذي يكون وجود الإلكترون أكثر إحتمالا
الأعداد الكمومية
وهي اربع أعداد تحدد سويات الطاقة وتحدد سلوك الإلكترون في الذرّة
للإطلاع على صور المحطات p
ملاحظة :يمكن تمثيل مستويات الطاقة الرئيسية بشكل دوائر حول النواة كم في مثال ذرة الآزوت
البنية الإلكترونية للذرات
تتوزع الكترونات الذرات متعددة الإلكترونات على محطات مع التقيد بالقواعد التالية:
أولا مبدأ الإستبعاد :ينص على أنه لايمكن أن يكون لإلكترونين في ذرّة واحدة الأعداد الكمومية n ,L,m,sنفسها
ملاحظة: يمكن لإلكترونين أن يكون لهما نفس قيم n,L,mولكن يختلفان بجهة دورانهما في نفس المحط أي يختلفان بالعدد s
ثانيا مبدأ البناء : وينص على أن الإلكترونات تملأ المحطات بدءا من المحط ذي سوية الطاقة الأدنى وبالتدريج حسب ازدياد طاقتها(مع أخذ مبدأ الإستبعاد بعين الإعتبار )
اضغط لتتذكر طريقة توزيع الإلكترونات على المحطات ثالثا قاعدة هوند:وتنص على أنه لايمكن لحجيرة كمية ما (محط) على كل مدار أن تضم أكثر من إلكترونين معا قبل أن تضم كل حجيرة من المدار الكترونا واحدا.
لاحظ في الصورة التالية أنه يتم وضع الكترون على المحط الأول ثم الكترون على المحط الثاني ...وعنما يمتلئ كل محط بإلكترون نبدأ بإضافة الكترون ثاني على المحط الأول ثم الثاني وهكذا..حتى يمتلأ كل محط بإلكترونين كحد أعظم
ملاحظة :بعد التوزيع الإلكتروني في الأمثلة السابقة(تطبيقا على قاعدة هوند)مثلّنا كل محط بمربع, وتحت كل سوية طاقة ثانوية حرف يدل على سوية الطاقة الثانوية,وبأعلى الحرف رقم يدل على عدد الإلكترونات في سوية الطاقة الثانوية.ونمثّل كل إلكترون بسهم (والسهمين المتعاكسين بالجهة يدلان على الكترونين يدوران حول نفسيهما بجهتين متعاكستين)
ندرس كمثال التوزيع الإلكتروني لذرّة الهيليوم
أمثلة أخرى على التوزيع الإلكتروني لبعض الذرات
