ما هي الفروقات بين نموذج بور والنموذج الميكانيكي الكمي للذرة؟ إن الذرة تتكون من عناصر مهمة ورئيسية كثيرة، وهذا يتطلب دراسات معمقة وتجارب علمية لاكتشاف تلك العناصر. ومن بين النماذج الأكثر أهمية في اكتشاف الذرة وتفاصيلها هما نموذج بور والنموذج الميكانيكي الكمي.
مفهوم الذرة
الذرة هي أصغر جزء في المادة، وقد قام العديد من العلماء بالبحث عن طبيعة الذرة وتركيبها، ووصل العلماء إلى العديد من التفسيرات حول الذرة ومكوناتها.
شاهد أيضًا: بحث عن تركيب الذرة وموقع كل جسيم فيها
مقارنة بين نموذج بور والنموذج الميكانيكي الكمي للذرة
تعتبر هذه النماذج من أفضل وأهم النماذج الموجودة في عالم الكيمياء بشكل عام، وتختص بمجال الذرة بشكل خاص. يبحث العديد من الباحثين والطلاب عن إجراء مقارنة بين نموذج بور والنموذج الميكانيكي الكمي للذرة.
وذلك لكي يحصلوا على الكثير من المعلومات والتفاصيل حول الجزء الصغير جدا والمكونات الداخلية للذرة.
1 ــ نموذج بور
- يعتبر نموذج بور واحدا من أهم النماذج التي تمت دراستها في مجال الذرة، بالإضافة إلى أنه يتميز بسهولته في دراسة ميكانيكا الكم.
- قدم العالمان نيلز بور وروثرفورد هذا النموذج الرائع، الذي يصور الذرة كنواة صغيرة جدا وذلك بناء على الاعتبارات العلمية.
- يعتبر هذا النموذج أن الإلكترون هو جسيم، وأن هناك عددا محددا ومعينا من حالات الطاقة المسموح بها لذرة الهيدروجين، ولكن هذا النموذج لم يقدم تفسيرا للسلوك الكيميائي للذرات.
- تم اعتبار هذه النواة في نموذج بور بأنها ذات شحنة إيجابية وتحاط بمجموعة من الإلكترونات التي تتحرك على شكل مدارات دائرية حول النواة، مشابهة لنظام المجموعة الشمسية، ولكن بدلا من الجاذبية، تتولى القوى الكهربائية دور جذب الإلكترونات.
2 ــ فروض نظرية بور
استخدم العالم بور مجموعة من الافتراضات المتعلقة بتركيب الذرة، ومن بين أهم هذه الافتراضات:
- الذرة توجد في مركز النواة ذات الشحنة الموجبة.
- يتساوى عدد الإلكترونات المحملة سالبا التي تدور حول النواة مع عدد الشحنات الموجبة التي تحملها النواة.
- أثناء دوران الإلكترونات حول النواة، تنشأ قوة مركزية، وتكون هذه القوة متساوية لقوة جاذبية النواة للإلكترونات.
- بعد ذلك، قام العالم بور بإضافة مجموعة من الفروض الأخرى إلى الفروض الأولية التي وضعها في هذا النموذج، ومن أهم تلك الفروض ما يلي: –
- الإلكترونات التي تدور حول النواة تتحرك بسرعة هائلة دون فقد أي جزء من طاقتها.
- الإلكترونات التي تدور حول النواة، تتحرك في مجموعة محددة من المستويات، والفراغ الذي يوجد بين تلك المستويات يعتبر منطقة محظورة تماما حيث لا يسمح للإلكترونات بالتحرك فيها.
- أن كل إلكترون من الإلكترونات التي تدور حول النواة له طاقة معينة ومحددة، وهذه الطاقة تتغير وفقا لمستوى الطاقة النووية وتزداد كلما زاد نصف قطر النواة.
- يتم تمثيل كل مستوى طاقة في النواة بعدد صحيح، وتسمى هذه العدد بعدد الكم الرئيسي.
- في الحالة المستقرة، يكون للإلكترون أدنى مستوى للطاقة، ولكن عند اكتساب الإلكترون لكمية من الطاقة، سواء من خلال التسخين أو التفريغ الكهربائي، تكون الذرة في حالة تحفز.
- بعدما يكتسب الإلكترون طاقة منكم، ينتقل مؤقتا إلى مستوى طاقة أعلى، وهذا يعتمد على كمية الطاقة التي اكتسبها الإلكترون. الإلكترون أيضا غير مستقر في المستوى الأعلى الذي انتقل إليه، حتى يعود إلى مستوى طاقته الأصلي، ثم يفقد نفس كمية الطاقة التي اكتسبها أثناء الإثارة. يظهر ذلك على شكل شعاع ضوء، وهذا الشعاع لديه تردد وطول موجة محددين.
- الذرات تمتص كميات مختلفة من الطاقة، وفي الوقت نفسه، تنبعث طاقة بمقدار مختلف من العديد من الذرات، وهذا يظهر في تفسير خطوط طيف ذرة الهيدروجين.
شاهد أيضًا: بحث كامل عن تقنية النانو واستخداماتها
النموذج الميكانيكي الكمي للذرة
- يعد النموذج الميكانيكي الكمي أحد أهم النماذج والنظريات التي تناولت الذرة وتفاصيلها بدقة وتسعى للوصول إلى الحقيقة.
- قام بتفسير العديد من الأمور المبهمة حول الذرة وتركيبها، وساهم في تعمق العلماء في دراسة الذرة والوصول إلى مزيد من المعرفة.
- قام عدد من العلماء بوضع نموذج ميكانيكي كمي للذرة، بهدف توضيح وشرح ما لم يتم تفسيره وتوضيحه بواسطة نموذج بور، وأيضا لتأكيد بعض ما قدمه نموذج بور، ومن بين العلماء الذين ساهموا في وضع هذا النموذج هم:
- عالم لوي دي برولي يعتقد ويقول أن مجموعة الجسيمات المتحركة داخل النواة تمتلك خصائص الموجات، ويؤكد أيضا أنها تمتلك خصائص مادية كما هو معروف.
- قام العالم شرودنجر بتقديم فرضية تفيد بأن الإلكترون الموجود داخل ذرة الهيدروجين يكون على شكل موجة، مما يؤكد الخصائص الموجية للإلكترون.
- ثم قام بتصور وجود الإلكترونات التي تدور في الذرة بأبعادها الثلاثة، وهذا التصور يشير إلى أن الإلكترونات تتحرك وتدور في مناطق محددة ومعينة حول النواة، وقد أطلق على هذه المناطق اسم الفلك.
- وقد تمكن العالم شرودنجر من الوصول إلى حالة معادلة رياضية، أطلق عليها معادلة شرودنجر، ومن خلال حل هذه المعادلة تم الوصول إلى مجموعة من الأعداد التي سميت بالأعداد الكمية وعددهم ثلاثة.
- وهذه الأعداد الكمية تظهر احتمال وجود الإلكترونات حول النواة، وتظهر أيضا الطاقة الفردية لكل إلكترون، بالإضافة إلى شكل وترتيب الفلك الذي يتحرك ويدور فيه كل إلكترون، واتجاه حركة الدوران حول النواة.
- تم اكتشاف وإضافة عدد كمي إضافي أو رابع لهذه الأعداد الكمية، والذي يصف الاتجاه الخاص بحركة دوران الإلكترون حول نفسه، وتتكون هذه الأعداد من:
1 ــ عدد الكم الرئيسي
حيث يشير هذا الرقم إلى مستوى الطاقة الرئيسي.
2 ــ عدد الكم الفرعي
يشير هذا الرقم إلى مستويات الطاقة الفرعية الموجودة في المستويات الرئيسية والأساسية.
3 ــ عدد الكم المغناطيسي
هذا الرقم يشير إلى عدد الأفلاك والمجموعة التي تشكل كل مستوى فرعي، ويدل أيضا على تحديد الاتجاه الفراغي للفلك، ويتراوح هذا العدد بين -1 و 1 ويمر عبر الصفر.
4 ــ عدد الكم المغزلي
حيث يشير هذا الرقم إلى اتجاه محور دوران الإلكترونات حول نفسها في النظام الفلكي الخاص بها، ويطلق عليه اسم اتجاه الدوران.
التشابه والاختلاف بين نموذج بور والنموذج الميكانيكي الكمي للذرة
- التشابه: يعتمد النموذجان على تجديد الطاقة الخاصة بالإلكترونات باستخدام مجموعة محددة من القيم.
- الاختلاف: الاختلاف بينهما يتجلى في أن نموذج بور لم يتمكن من وصف وتوضيح حركة الإلكترونات حول النواة، بينما يعتمد النموذج الميكانيكي على إيجاد مجموعة من الخواص الموجية للإلكترونات وبالتالي يوفر تفسيرا وتوضيحا للسلوك الكيميائي، مع الاعتماد على افتراضات محددة للنواة.
شاهد أيضًا: بحث حول الطاقة والتغيرات الكيميائية
في نهاية رحلتنا التفصيلية حول موضوع فرق بين نموذج بور والنموذج الميكانيكي الكمي للذرة، قدمنا لكم جميع المعلومات الضرورية ونحن في انتظار تعليقاتكم.
