نموذج بور للذرة

سوف نركز على نموذج بور للذرة. و لكن نبدأ الحديث عن التركيب الذري بـ ذرة رذرفورد. فـ ذرة رذرفورد هي ما بني عليها نموذج بور الذري. ذرة رذرفورد بنيت على نتائج تجربته الشهيرة (تجربة تشتت جسيمات ألفا من شريحة رقيقة من الذهب). و معنى التركيب الذري أي مما تتركب الذرة وكيف تجتمع مكوناتها بعضها مع بعض. من أوائل التطورات عن الذرة المبني على التجارب العملية هو تصور رذرفورد و المسمى بذرة رذرفورد.

نموذج ذرة رذرفورد

ويمكن تلخيص تصور رذرفورد عن  الذرة في هذه النقاط

خصائص الذرة 

  • الذرة معظمها فراغ وليست مصمتة
  • الذرة متعادلة كهربائيا لأن عدد الشحنات السالبة يساوي عدد الشحنات الموجبة

مكونات الذرة

  •  الذرة تتكون من النواة موجبة الشحنة تتركز فيها معظم كتلة الذرة
  •  وتدور حول هذة النواة الإلكترونات جسيمات سالبة الشحنة صغيرة كتلتها مهملة إذا ما قورنت بكتلة النواة
  •  حيث تشبه الذرة في تركيبها بالمجموعة  الشمسية حيث الشمس في المركز وتدور حولها الكواكب.

قصور نموذج رذرفورد

 على حسب نموذج رذرفورد فان الالكترونات سوف تسير بسرعة كبيرة في مدار دائري و سوف تتأثر بعجلة مركزية والتي سوف تؤدي إلى تغيير اتجاهه. وعلى حسب الفيزياء الكلاسيكية وبالتحديد نظرية ماكسويل” أي شحنة تدور في مدار دائري فإنها تشع اشعاع كهرومغناطيسي مما سوف يؤدي إلى فقد جزء من طاقتها” وعند تطبيق ذلك على الإلكترونات فإن الإلكترونات سوف تفقد جزء من طاقتها ومن ثم سوف تتخذ مسارا حلزونيا حتى تسقط في النواة. وبالتالي لابد من حل هذا التعارض.

ماهو نموذج بور

 بدأ بور في العمل على نموذج رذرفورد ومحاولات صحيحة من خلال ثلاثة فروض الرئيسية الفرض الأول

 أن الإلكترونات تدور في مدارات الطاقة ولا تكتسب ولا تفقد اي كم من الطاقة تحت تأثير قوتين القوة الاولى هي قوة التجاذب الكهربي(او كولوم) والقوة الثانية هي قوي الطرد المركزي حيث تعادل كل منهما الاخرى وبالتالي يثبت الالكترون في مسار حول النواة.

 الفرض  الثاني

 أثناء حركة الالكترونات حول النواة انة يتحرك في صورة موجات موقوفة حيث يقوم بعمل طول موجي واحد او الموجة واحدة في المستوى الاول وموجاتان في المستوى الثاني وثلاثة امواج في المستوى الثالث و هكذا

يمكن صياغة هذا الفرض بهذا القانون

n \lambda = 2\pi r

 حيث أن \lambda  تمثل الطول الموجي و n تمثل الرقم المستوى و  r  نصف قطر المستوى.

 الفرض الثالث

ويتعلق بـ حركة الالكترونات بين مستويات الطاقة حيث يمكن للالكترونات الحركة من مستوى طاقة إلى مستوى آخر ولكن لا يمكنه التواجد بين مستويات الطاقة. و عندما ينتقل الإلكترون من مستوى اقل الى مستوى اكبر فإنه يلزم له طاقة تساوي فرق الطاقة بين المستويين.  يمكن اكتساب هذه الطاقة في صورة ضوء. وايضا عندما يعود الى مستوى الأصلي يفقد هذه الطاقة في صورة كم من الضوء والذي سوف يتم مطابقة لاحقا مع طيف ذرة الهيدروجين.

استطاع بور من خلال تلك الفروض التوصل إلى صيغة لحساب طاقة المستوى E_n كدالة في رقم المستوى. و أيضا صيغة لحساب نصف قطر المستوى r كدالة في رقم المستوى n. يمكن كتاباتهم بالصيغة الآتية

r_n =0.0529~n^2~nm

E_n =\frac{-13.6}{n^2}~ev

تنبؤات نموذج بور

 من خلال القوانين يمكن حساب أولا طاقة كل مستوى 

استطاع نموذج بور تفسير طيف الانبعاث الذري

استطاع بور تفسير طيف الانبعاث الذري عبر تحديد التردد و الطول الموجي المصاحب لانتقالات الإلكترون من المستويات العليا في ذرة الهيدروجين المثارة.  وجد أن هناك اتفاق بين الأطوال الموجية لسلاسل الطيف المكتشفة سابقا (عمليا) و قيم الأطوال الموجية التي يتوقعها النموذج و التي يمكن حسابها في استخدام هذه العلاقة

h \nu = E_n-E_m

h \nu =\frac{-13.6}{n^2}-\frac{-13.6}{m^2}

و يتم استخدام ثابت بلانك بقيمته بوحدة الالكترون فولت h=4.13566x10^{-15}

مميزات نموذج بور

  •  استطاع تعديل نموذج رذرفورد
  •  استطاع تفسير طيف ذرة الهيدروجين

عيوب نموذج بور الذري

  • أولا:  لم يستطع تفسير شده بعض الخطوط الطيفية إذا ما قورنت بالخطوط الطيفية الاخرى وذلك بسبب عدم وجود طريقة لحساب احتمالات التنقل بين مستويات الطاقة.
  • ثانيا: تعامل نموذج بور مع الإلكترون محددا مكانه داخل المدار وهذا يعتبر انتهاكا لمبدأ عدم اليقين لهايزنبرج. 

تم شرح النموذج باستفاضه في هذا الفيديو نموذج بور الذري. أيضا تم شرحه باختصار ليوافق منهج الثانوية العامة المصرية في هذا الفيديو ذرة بور و سلاسل طيف الهيدروجين

امتحان تقويمي اختيار من متعدد للتأكد من فهمك للدرس إضغط هنا

رأيك يهمنا