النموذج الذري
منذ العصور القديمة كان لدى الإنسان فضول كبير حول ماهية المادة ومما تتكون. كان لدى الفلاسفة اعتقاد أن المادة تتكون من أربع مكونات: ماء وهواء وتربة ونار، وتبنى هذا الاعتقاد الفيلسوف أرسطو. لكن الفيلسوف ديمقريطيس عارض ذلك وقال أن المادة تتكون من ذرات صغيرة جدا. وبما أن شعبية أرسطو كانت أقوى فنرى أن اعتقاده الخاطئ هو من كان له الترجيح في ذلك الزمان.
جون دالتــــــــون 1808:
يُعتبر أول من وضع نظرية علمية عن الذرة وكانت تشمل هذه النقاط الأساسية:
· تتكون المواد من دقائق صغيرة لا يمكن أن تنقسم وهي الذرات.
· لكل عنصر ذرات متشابهة وتختلف عن العنصر الآخر.
· تتحد أعدد صحيحة من ذرات العناصر لتكوين الجزيئات.
· الذرة هي كرة مصمتة لا يمكن أن تجزأ وهي متعادلة كهربائيا.
فاراداي:
بينما العالم الفيزيائي فاراداي يدرس العلاقة بين كمية الكهرباء وكمية المادة التي تتفاعل مع الكهرباء المارة فيها في أنبوب مفرغ من الغازات موصول بقطبين موجب وسالب، وجد ترسب النحاس عند المهبط وهذا يعني أن الذرة بها شحنات كهربائية وليست صماء وهنا ظهر خطأ دالتون.
طومسون 1897:
كان لدى طومسون تصور عن شكل الذرة حيث رأى أنها عبارة عن:
· كرة أغلبها موجبة تنغمس فيها الإلكترونات السالبة مشكلة ما يشبه فطيرة التفاح.
· تشع الإلكترونات ضوء في حالة إذا انتقلت من مدار أعلى إلى أقل منه ويكون مقداره فرق الطاقة بين المداريين.
وكان خطأ النموذج في تصور شكل توزيع الشحنات.
إرنست رذرفورد 1911:
قام بتجربته الشهيرة شريحة الذهب التي قام بتسليط أشعة بجزيئات ألفا α, رأى أن الإشعاعات اخترقت الصفيحة، وأخرى انحرفت عنها، بالإضافة إلى إشعاعات لم تخترق أبدا الصفيحة. وكان استنتاجه أن معظم الذرة فراغ وأنه يوجد في مركزها جزء صغير لكن ذي كثافة عالية وبذلك توصل إلى أن:
· الذرة يمكن تشبيهها بالمجموعة الشمسية فتكون النواة هي الشمس والإلكترونات هي الكواكب ولكل إلكترون مداره الخاص.
· أغلب الذرة عبارة عن فراغات.
· هناك شحنات في الذرة: موجبة +(النواة) وسالبة-(الإلكترونات).
· لماذا لا تسقط الإلكترونات في النواة بما أنها موجبة والإلكترونات سالبة؟
لأن هناك قوتان متساويتان في المقدار ومتعاكستان في الاتجاه هما القوة: قوة الطرد المركزي للدوران، وقوة الجذب بين النواة والإلكترونات مما يجعل الذرة ثابتة.
كانت أخطاء هذا النموذج أنه يتناقض مع قوانين الكهرومغناطيسية التي تنص على أنه على الإلكترون أن يُشع باستمرار أثناء دورانه حول النواة لأنه يفقد الطاقة، كما أنه يجيب أن يخضع لتسارع نظامي نحو المركز يجعله يفقد طاقته باستمرار إلى أن يصل قرب النواة.
نيلز بور 1913:
قام بتحسين نموذج رذرفورد وأفترض عدم وجود الصعوبات التي واجهها نموذج برذرفورد.
· افترض أن الإلكترونات تدور حول النواة في مدارات ذات طاقة ثابتة بدون أن تفقدها إلا إذا انتقل إلى مدار آخر.
· هذه المدارات لها أعداد كمية رئيسية محددة من 1-7.
· إذا صعد الإلكترون إلى مدار أعلى فإنه يمتص طاقة تسمى طيف الامتصاص، وأما إذا نزل إلى مدار أقل فإنه يبعث ويفقد طاقة تدعى طيف الانبعاث.
جيمس شادويك 1932:
اكتشف النيترونات حين قام بإثبات وجود جسيمات متعادلة داخل النواة سنة 1930 بعد قيامه بتجربة حين قذف عنصر البريليوم بدقائق ألفا فانطلقت جسيمات كتلتها مساوية للبروتونات وبدون شحنة. وهذا ما أدركه رذرفورد من قبل لكن لم يكن له أي دليل ليؤكده قبل تجربة شادويك.
النموذج الذري الحديث: إروين شرودنغر
أنشأ نموذج ميكانيكا الكم حيث أن نموذج بور لم يكن واضحا. أراد شرودنغر أن يتنبأ عن احتمال مكان الإلكترونات بدلا من اتباع مساره عن طريق حساب الاحتمالات بالمعادلة وبذلك تُوصف تلك المواقع كجزءٍ من سحابة حول النواة يحتمل وجود الإلكترونات فيها. يحتوي نموذجه المدارات التي تشكل معًا سحابة الإلكترون.
مبدأ الشك لهايزنبرج:
هو من أهم مبادئ فيزياء ميكانيكا الكم تم صياغته على يد العالم الألماني هايزنبرج سنة 1927, وينص هذا المبدأ على أنه لا يمكن أبداً تحديد خاصيتي سرعة و مكان جسيم بدقة، و بنفس الوقت، فإما أن نحدد سرعة الجسيم، و أو نحدد مكانه، ولا يمكننا تحديد الاثنين معاً، فهو أمر مستحيل. وهذا يدلنا على أنه لا يمكن تحديد شيء ما بدقة 100 بالمئة فكل عالم الجسيمات نحكمه فقط بالاحتمالات. في البداية رفض آينشتاين فكرة أن الفيزياء محكومة بالاحتمالات لكن حين جاء أخيرا مبدأ عدم اليقين لهايزنبرج وانتصر تيار الفيزيائيين الذين يدعمون الاحتمالات بقيادة العالم بور.
صياغة القانون:
ويعني هذا القانون أن عدم الدقة في الموضع مضروبا في عدم التأكد في الزخم (وهو كمية الحركة) وحاصل ضربهما أكبر من ثابت بلانك وليس صفرا.
يمكننا تطبيق القانون على الطاقة والزمن كما هو الحال بالموضع والزخم.
وختاما نتمنى أن يكون الموضوع نال إعجابكم ونهلتم منه الفائدة المرجوة... بالتوفيق للجميع ...^_^
كانت أخطاء هذا النموذج أنه يتناقض مع قوانين الكهرومغناطيسية التي تنص على أنه على الإلكترون أن يُشع باستمرار أثناء دورانه حول النواة لأنه يفقد الطاقة، كما أنه يجيب أن يخضع لتسارع نظامي نحو المركز يجعله يفقد طاقته باستمرار إلى أن يصل قرب النواة.
نيلز بور 1913:
قام بتحسين نموذج رذرفورد وأفترض عدم وجود الصعوبات التي واجهها نموذج برذرفورد.
· افترض أن الإلكترونات تدور حول النواة في مدارات ذات طاقة ثابتة بدون أن تفقدها إلا إذا انتقل إلى مدار آخر.
· هذه المدارات لها أعداد كمية رئيسية محددة من 1-7.
· إذا صعد الإلكترون إلى مدار أعلى فإنه يمتص طاقة تسمى طيف الامتصاص، وأما إذا نزل إلى مدار أقل فإنه يبعث ويفقد طاقة تدعى طيف الانبعاث.
جيمس شادويك 1932:
اكتشف النيترونات حين قام بإثبات وجود جسيمات متعادلة داخل النواة سنة 1930 بعد قيامه بتجربة حين قذف عنصر البريليوم بدقائق ألفا فانطلقت جسيمات كتلتها مساوية للبروتونات وبدون شحنة. وهذا ما أدركه رذرفورد من قبل لكن لم يكن له أي دليل ليؤكده قبل تجربة شادويك.
النموذج الذري الحديث: إروين شرودنغر
مبدأ الشك لهايزنبرج:
هو من أهم مبادئ فيزياء ميكانيكا الكم تم صياغته على يد العالم الألماني هايزنبرج سنة 1927, وينص هذا المبدأ على أنه لا يمكن أبداً تحديد خاصيتي سرعة و مكان جسيم بدقة، و بنفس الوقت، فإما أن نحدد سرعة الجسيم، و أو نحدد مكانه، ولا يمكننا تحديد الاثنين معاً، فهو أمر مستحيل. وهذا يدلنا على أنه لا يمكن تحديد شيء ما بدقة 100 بالمئة فكل عالم الجسيمات نحكمه فقط بالاحتمالات. في البداية رفض آينشتاين فكرة أن الفيزياء محكومة بالاحتمالات لكن حين جاء أخيرا مبدأ عدم اليقين لهايزنبرج وانتصر تيار الفيزيائيين الذين يدعمون الاحتمالات بقيادة العالم بور.
صياغة القانون:
ويعني هذا القانون أن عدم الدقة في الموضع مضروبا في عدم التأكد في الزخم (وهو كمية الحركة) وحاصل ضربهما أكبر من ثابت بلانك وليس صفرا.
يمكننا تطبيق القانون على الطاقة والزمن كما هو الحال بالموضع والزخم.
وختاما نتمنى أن يكون الموضوع نال إعجابكم ونهلتم منه الفائدة المرجوة... بالتوفيق للجميع ...^_^
ليست هناك تعليقات:
إرسال تعليق