بحث عن نموذج بور الذري

قد حققت كيمياء الكم Quantum chemistry ، اتفاقًا بين النظرية والتجريب ، حتى بالنسبة للجزيئات الكبيرة نسبيًا ، وذلك بفضل القوة الحسابية للتغلب على صعوبة معالجة تفاعلات الالكترون بالالكترون ، electron–electron interactions ، وتستند المناقشات المعتادة للبنية الإلكترونية الجزيئية ، على حل العديد من جسيمات شرو Monte Carlo methods ، لكن مع نجاح أدوات

الكيمياء

الحاسوبية الحديثة ” tools of modern computational chemistry ” لا تزال هناك حاجة لفهم الهياكل الالكترونية بطريقة بسيطة ، قدم نموذج بور هذا ، وكان من النماذج غير التقليدية.

ويعد  نموذج بور الذري Bohr model ، من أهم نماذج

الفيزياء

الذرية ،  وهو من النماذج السهلة التي يتم تدرسيها في ميكانيكا الكم ، ويعرف النموذج بعدة أسماء ، منها  the Rutherford–Bohr model ، أو Bohr model أو Bohr diagram ، والذي قدمه كل من نيلز بور Niels Bohr وإرنست روثرفورد Ernest Rutherford ، عام 1913 م ، حيث يقوم النموذج على تصوير الذرة باعتبارها نواة صغيرة ، مشحونة ايجابيًا ومحاطة بالالكترونات التي تسافر لمدارات دائرية حول النواة  على غرار النظام الشمسي ، ولكن مع الجذب التي تقدمها القوى الكهربائية بديل عن الجاذبية.

تاريخ النظرية:

فبعد نموذج cubic model عام 1902 م ، و نموذج plum-pudding model ، عام 1904 م ، ونموذج the Saturnian model ، عام 1904 أيضًا ، ونموذج the Rutherford model  ، عام 1910 م ، جاء نموذج رثرفورد-بور أو نموذج بور فقط ، كان في معظمة تفسير مادي كمي ، حيث كان السبب الرئيس لنجاح النموذج ، هو شرح صيغة ريدبرغ Rydberg formula ، لخطوط الانبعاث الطيفي للهيدروجين الذري atomic hydrogen ، في حين كانت الصيغة معروفة بشكل تجريبي ، فإنه لم يكتسب الأساس النظري حتى إدخال نموذج بور.

ولكنه لم يفسر تركيب صيغة Rydberg formula فقط ، بل وفر تبرير لنتائج التجربية ، من حيث الثوابت الفيزيائية الأساسية ، ونموذج بور هو عبارة ، عن نموذج أو شكل بدائي نسبيًا من ذرة الهيدروجين ، بالمقارنة مع ذرة التكافؤ الذري ، باعتبارها نظرية يمكن اشتقاقها ، كتقريب أولي لذرة الهيروجين باسم ميكانيا الكم ، يمكن اعتبار أن هذه النظرية من النظريات القديمة ، ولكن بالرغم من ذلك بسبب بساطة النظرية ونتائجها الصحيحة ، فقد تم اختيارها لكي تدرس للطلاب ، الذين يقومون بدراسة ميكانيا الكم ، والرسوم البيانية ، لمستوى الطاقة .

ولكن بشكل عام ، في الأوساط العلمية ، يقولون أن النظرية تفشل عندما يتم تطبيقها ، على عدد قليل من أنظمة الإلكترون مثل جزيء ” H2 molecule ” ، وارتبط النموذج بإجراء تحجيم الأبعاد وتكييفها مع chromodynamics ، ويعامل هذا النهج ، الالكترونيات كجسيمات ، يتم تحديد مواقعها من خلال تحسين وظيفة الطاقة الجبرية ، والمستمدة من حد البعد الكبير لمعادلة شرو the Schro¨ dinger equation.

والعوامل الرئيسية للنظرية :

المدارات المسموحة ، تعتمد على قيم الكمات المنفصلة لمدار العزم الزاوي L  ، أو الاعتماد الزاوي لحجم قيمة  Jacobian volume element ، والذي يتنافس مع التنافر بين إنتيرلكترون incorporating principal ، يمكن للالكترونات في هذا النموذج ، ان تكون على مسافة من البروتون التي ترتبط به ، وعند تواجدها ، ويستلزم ذلك فقد طاقة الإشعاع الضوئي ، فيقل نصف قطر دوران الإلكترون ، حول البرتون ، فيحدث تدمير للذرة وهذا توضيح لنظرية الطيف Spectral line ، والتي توضح أن الالكترون يدور في مدارات ينبعث منها الضوء في ترددات معينة وطاقات معينة.

أوضح بور أن الطيف الهيدروجيني hydrogen spectrum ، في الالكترونات ، التي تمتص الفوتونات photons (وحدة الكم الضوئي) ، التي تنبعث منها وتغير مستوى الطاقة حسب مكان الفوتون.

فروض نظرية بور:

استخدم بور بعض فروض Rutherford ، عن تركيب الذرة ، وهي تواجد الذرة في مركز النواه الموجبة ، أن عدد الالكترونات السالبة ، تساوي عدد الشحنات الموجبة التي تحملها النواة ، وأنه أثناء دوران الإلكترون حول النواة ، تنشأ قوة مركزية ، تعادل قوة جذب النواة للإلكترون ، وقام بعدها بإضافة عدد من الفروض:

1- أن الالكترون يتحرك حول النواة بسرعة كبيرة ، دون أن يفقد أي من طاقته.

2- أن الالكترونات تدور حول النواة ، في عدد من المستويات الثابتة ، وتكون الفراغات بين المستويات ، من المناطق المحرمة تمامًا لدوران الإلكترون.

3- أنه لإلكترون ، طاقة معينة ، تتوقف على بعد مستوى طاقة النواة ، وتزيد كلما زاد نصف القطر ، وكل مستوى يكون بعدد صحيح ، يسمى عدد الكم الرئيس.

4- في الحالة المستقرة ، يبقى الالكترون في اقل مستوى للطاقة ، وفي حالة اكتسابه قدر من الطاقة ، عن طريق التسخين أو التفريغ الكهربائي ، تكون الذرة مثارة ، ثم يبدأ الالكترون بالانتقال بشكل مؤقت ، إلى مستوى أعلى من الطاقة ، ويتوقف ذلك على مقدار الكم المكتسب ، وأيضا يكون

الالكترون

غير مستقر في المستوى الأعلى ، ثم يعود لمستواه الأصلي ، ثم يفقد كم الطاقة نفسه ، الذي اكتسبه أثناء الإثارة ، يكون ذلك على هيئة إشعاع من الضوء ، ويكون له طول موجي ، وتردد مميز.

5- تمتص الذرات كميات مختلفة من الطاقة ، وفي الوقت نفسه ، تشع الكثير من الذرات كميات أخرى من الطاقة ، و تفسر خطوط طيف الهيدروجين.

مع الأخذ في الاعتبار الكم ، وهو مقدار الطاقة المكتسبة ، عندما يقوم الالكترون ، بالانتقال من مستوى طاقة لمستوى طاقة أخر ، لا يستقر الالكترون ، على مسافات بين مستويات الطاقة ، بل يقفز قفزات محدودة ، لأماكن مستويات الطاقة.