تطور العلم من وقت لآخر له تأثير على الحضارة الإنسانية. أحدها يتعلق بالذرة ، حيث كانت نظرية الذرة موجودة منذ عدة قرون قبل الميلاد وما زالت تخضع للبحث من خلال تجارب مختلفة من قبل العلماء ، وذلك لإنتاج نظريات مفيدة للعلم في المستقبل.
أحد العلماء الذين أجروا أبحاثًا حول الذرة هو نيلز بور ، المعروف باسم نظرية بور الذرية. قدم العالم الدنماركي نموذج بور للذرة في عام 1913 من خلال وصف الذرة بأنها نواة صغيرة موجبة الشحنة محاطة بإلكترونات تتحرك في مدارات دائرية. حيث ، يحيط المدار الدائري أيضًا بالنواة.
يشبه نموذج بوهر للذرة نموذج النظام الشمسي ، لكن قوة الجاذبية يتم استبدالها بالقوة الكهروستاتيكية. ساعد اكتشاف الخصائص المزدوجة للإشعاع الكهرومغناطيسي والتجارب التي تُظهر تكميم الطاقة نيل بور في التوصل إلى نموذج للذرة تمكن من التغلب على بعض نقاط الضعف في نموذج روهرفورد. هناك 6 نقاط رئيسية من نظرية بوهر الذرية ، بما في ذلك:
- تدور الإلكترونات في ذرة الهيدروجين حول النواة في مسار دائري ولكن لها طاقة محددة تسمى المدارات.
- يتم تحديد طاقة الإلكترونات في هذه المدارات من خلال مسافة الإلكترونات إلى النواة الذرية ، وكلما كانت طاقة الإلكترونات أعلى من النواة الذرية.
- فقط في المدارات ذات مستوى طاقة معين يمكن للإلكترونات أن تحيط النواة ، أو بعبارة أخرى ، مستوى الطاقة الكمي.
- يمكن أن تنتقل الإلكترونات من مستوى طاقة أقل إلى مستوى طاقة أعلى إذا تمتص طاقة كافية.
- يمكن أن تنتقل الإلكترونات إلى مستوى طاقة أعلى إلى مستوى طاقة أقل عن طريق إطلاق طاقة معينة.
- مستوى الطاقة لمسار الإلكترون هو مضاعف عدد صحيح من 1 إلى ما لا نهاية وهو ما يسمى عدد الكم.
(اقرأ أيضًا: إيجابيات وسلبيات نظرية رذرفورد الذرية)
نموذج بوهر لذرة الهيدروجين
نجحت نظرية بوهر الذرية في شرح أطياف ذرات الهيدروجين وذرات الإلكترونات المفردة ، لكنها فشلت في تفسير أطياف الذرات مع العديد من الإلكترونات. في نموذج بوهر لذرة الهيدروجين ، هناك 6 نقاط مهمة يجب ملاحظتها ، وهي:
- تحتوي ذرة الهيدروجين على حالة ثابتة يتم ترقيمها كـ n = 1،2،3،،،، إلى ما لا نهاية. حيث يُعرف n بالرقم الكمي الرئيسي.
- يتم إعطاء نصف قطر الحالة الثابتة بالصيغة: r n = n2a 0 ، حيث يُعرف 0 باسم نصف قطر Bohr وله القيمة 52.9 pm.
- يتم إعطاء طاقة حالة ثابتة معينة (مدار) في ذرة هيدروجين على النحو التالي: En = - R H (1 / n2) J لكل ذرة ، حيث يسمى R H ثابت Rydberg. = -2.18 × 10-18 جول لكل ذرة.
- دائمًا ما تكون طاقة الإلكترون من الحالة الثابتة (En) سالبة لذرة الهيدروجين.
- يمكن أيضًا تطبيق نظرية بور لذرة الهيدروجين على أيونات مثل He + و Li 2+ و Be 3+ التي تحتوي على إلكترون واحد فقط.
الفوائد والقيود
كما هو الحال مع النظريات الذرية الأخرى ، فإن نظرية بوهر الذرية لها مزاياها وعيوبها. حيث ، من أجل الفوائد ، من بين أمور أخرى ، تكون الذرة مستقرة لأن الإلكترونات لا يمكن أن تفقد الطاقة أثناء وجودها في مدار معين ، تشرح نظرية بوهر الذرية الطيف الخطي لذرة الهيدروجين.
أما بالنسبة لقيود نظرية بوهر الذرية ، من بين أمور أخرى ؛ لا تستطيع هذه النظرية تفسير طيف الخطوط الذرية متعددة الإلكترونات ، ولا يمكنها تفسير فصل الخطوط الطيفية في وجود مجال مغناطيسي (تأثير زيمان) أو مجال كهربائي (تأثير صارخ) ، ولا يمكنها تفسير الشدة النسبية للخطوط الطيفية.
