نموذج بور للذرة

يحتوي نموذج بور على ذرة تتكون من نواة صغيرة ذات شحنة موجبة تدور حول إلكترونات ذات شحنة سالبة. فيما يلي نظرة فاحصة على نموذج بور الذي يُسمى أحيانًا نموذج روثرفورد بور.

نيلز بور اقترح نموذج بور للذرة في عام 1915. لأن نموذج بور هو تعديل لنموذج روثرفورد السابق ، يسمي بعض الناس نموذج بوهر بنموذج روثرفورد بور. يعتمد النموذج الحديث للذرة على ميكانيكا الكم. يحتوي نموذج بور على بعض الأخطاء ، ولكنه مهم لأنه يصف معظم الميزات المقبولة للنظرية الذرية بدون كل الرياضيات عالية المستوى للنسخة الحديثة. بخلاف النماذج السابقة ، يشرح نموذج بور صيغة Rydberg لخطوط الانبعاث الطيفية الهيدروجين الذري.

نموذج بور هو نموذج كوكبي حيث تدور الإلكترونات ذات الشحنة السالبة نواة صغيرة ذات شحنة موجبة تشبه الكواكب التي تدور حول الشمس (باستثناء أن المدارات ليست مستوية). تشبه قوة الجاذبية في النظام الشمسي رياضيًا قوة كولوم (الكهربائية) بين النواة الموجبة الشحنة والإلكترونات ذات الشحنة السالبة.

• تدور الإلكترونات حول النواة في مدارات لها حجم وطاقة.
• ترتبط طاقة المدار بحجمه. تم العثور على أدنى طاقة في أصغر مدار.
• يمتص الإشعاع أو ينبعث عندما يتحرك الإلكترون من مدار إلى آخر.

أبسط مثال على نموذج بور هو لذرة الهيدروجين (Z = 1) أو لأيون يشبه الهيدروجين (Z> 1) ، يدور فيه إلكترون سالب الشحنة حول نواة صغيرة ذات شحنة موجبة. الطاقة الكهرومغناطيسية سيتم امتصاصه أو انبعاثه إذا انتقل الإلكترون من مدار إلى آخر. فقط بعض مدارات الإلكترون مسموح. يزداد نصف قطر المدارات المحتملة كـ n²حيث ن هو عدد الكم الرئيسي. ينتج الانتقال 3 → 2 السطر الأول من سلسلة Balmer. بالنسبة للهيدروجين (Z = 1) ينتج هذا فوتونًا بطول موجة 656 نانومتر (ضوء أحمر).

تحتوي الذرات الأثقل على بروتونات في النواة أكثر من ذرة الهيدروجين. مطلوب المزيد من الإلكترونات لإلغاء الشحنة الإيجابية لجميع هذه البروتونات. يعتقد بور أن كل مدار إلكترون يمكن أن يحمل فقط عددًا محددًا من الإلكترونات. بمجرد أن يمتلئ المستوى ، سترتفع إلكترونات إضافية إلى المستوى التالي. وهكذا ، وصف نموذج بور للذرات الثقيلة الأصداف الإلكترونية. شرح النموذج بعض الخصائص الذرية للذرات الأثقل ، والتي لم يتم استنساخها من قبل. على سبيل المثال ، أوضح نموذج القشرة سبب تحرك الذرات أصغر خلال فترة (صف) من الجدول الدوري ، على الرغم من أنها تحتوي على المزيد من البروتونات والإلكترونات. كما أوضح لماذا كانت الغازات النبيلة خاملة ولماذا تجذب الذرات على الجانب الأيسر من الجدول الدوري الإلكترونات ، بينما تفقدها تلك الموجودة على الجانب الأيمن. ومع ذلك ، افترض النموذج أن الإلكترونات في الأصداف لا تتفاعل مع بعضها البعض ولا يمكنها تفسير سبب ظهور الإلكترونات كومة بطريقة غير منتظمة.

• ينتهك مبدأ هايزنبرغ لعدم اليقين لأنه يعتبر أن للإلكترونات نصف قطر ومدارًا معروفين.
• يوفر نموذج بور قيمة غير صحيحة لحالة الأرض الزخم الزاوي المداري.
• يجعل التنبؤات السيئة فيما يتعلق أطياف الذرات الأكبر.
• لا يتنبأ بالكثافة النسبية للخطوط الطيفية.
• لا يفسر نموذج بور التركيب الدقيق والهيكل الفائق في الخطوط الطيفية.
• لا يشرح تأثير زيمان.

كان النموذج الأكثر بروزًا لنموذج بور هو نموذج سومرفيلد ، والذي يطلق عليه أحيانًا نموذج بوهر سومرفيلد. في هذا النموذج ، تنتقل الإلكترونات في المدارات الإهليلجية حول النواة بدلاً من المدارات الدائرية. كان نموذج سومرفيلد أفضل في تفسير التأثيرات الطيفية الذرية ، مثل تأثير ستارك في تقسيم الخط الطيفي. ومع ذلك ، لم يستطع النموذج استيعاب العدد الكمي المغناطيسي.

في نهاية المطاف ، تم استبدال نموذج Bohr والنماذج القائمة عليه بنموذج Wolfgang Pauli القائم على ميكانيكا الكم في عام 1925. تم تحسين هذا النموذج لإنتاج النموذج الحديث ، الذي قدمه إروين شرودنغر في عام 1926. اليوم ، يتم تفسير سلوك ذرة الهيدروجين باستخدام ميكانيكا الموجة لوصف المدارات الذرية.

• Laktakia، Akhlesh؛ سالبيتر ، إدوين إي. (1996). "نماذج ومصممو الهيدروجين". المجلة الأمريكية للفيزياء. 65 (9): 933. بيب كود: 1997 AmJPh..65..933L. دوى:10.1119/1.18691
• لينوس كارل بولينج (1970). "الفصل 5-1". كيمياء عامة (الطبعة الثالثة). سان فرانسيسكو: WH. فريمان وشركاه ISBN 0-486-65622-5.
• نيلز بور (1913). "في دستور الذرات والجزيئات ، الجزء الأول" (PDF). مجلة فلسفية. 26 (151): 1–24. دوى:10.1080/14786441308634955
• نيلز بور (1914). أطياف الهيليوم والهيدروجين. طبيعة. 92 (2295): 231–232. دوى: 10.1038 / 092231d0