- ما هي النماذج الذرية؟
- النموذج الذري لديموقريطس (450 قبل الميلاد)
- نموذج دالتون الذري (1803 م)
- نموذج لويس الذري (1902 م)
- نموذج طومسون الذري (1904 م)
- نموذج رذرفورد الذري (1911 م)
- نموذج بوهر الذري (1913 م)
- نموذج سومرفيلد الذري (1916 م)
- نموذج شرودنجر الذري (1926 م)
نفسر ماهية النماذج الذرية وكيف تطورت ، من العصور القديمة إلى العصور الحديثة.
تسعى هذه النماذج أساسًا إلى شرح ماهية المادة.ما هي النماذج الذرية؟
تُعرف النماذج الذرية بالتمثيلات الرسومية المختلفة لـ بنية وتشغيل ذرات. تم تطوير النماذج الذرية عبر تاريخ إنسانية من الأفكار التي تم التعامل معها في كل عصر فيما يتعلق بتكوين موضوع.
تعود النماذج الذرية الأولى إلى العصور الكلاسيكية القديمة ، عندما غامر الفلاسفة وعلماء الطبيعة بالتفكير واستنتاج تكوين الأشياء الموجودة ، أي المادة.
النموذج الذري لديموقريطس (450 قبل الميلاد)
ابتكر "النظرية الذرية للكون" الفيلسوف اليوناني ديموقريطس مع معلمه ليوكيبوس. في ذلك الوقت المعرفه لم تتحقق من خلال التجريب، ولكن من خلال منطق منطقي ، يعتمد على صياغة ومناقشة الأفكار.
اقترح ديموقريطوس أن العالم يتكون من جسيمات صغيرة جدًا وغير قابلة للتجزئة ، من وجود أبدية ومتجانسة وغير قابلة للضغط ، وكانت اختلافاتها الوحيدة في الشكل والحجم ، ولم تكن أبدًا في الأداء الداخلي. نكون حبيبات لقد اعتمدوا على أنهم "ذرات" ، وهي كلمة تأتي من اليونانية اتمنين y تعني "غير قابل للتجزئة".
وفقا لديموقريطس ، خصائص المادة تم تحديدها من خلال طريقة تجميع الذرات معًا. أضاف الفلاسفة في وقت لاحق مثل أبيقور إلى النظرية حركة عشوائية من الذرات.
نموذج دالتون الذري (1803 م)
وُلد أول نموذج ذري له قواعد علمية داخل كيمياءاقترحه جون دالتون في "المسلمات الذرية". أكد أن كل شيء مصنوع من ذرات ، غير قابلة للتجزئة وغير قابلة للتدمير ، حتى عن طريق تفاعلات كيميائية.
اقترح دالتون أن ذرات نفس العنصر الكيميائي كانت متساوية مع بعضها البعض ولديها نفس الشيء الجماعية وخصائص متساوية. من ناحية أخرى ، اقترح مفهوم الوزن الذري النسبي (وزن كل عنصر فيما يتعلق بوزن الهيدروجين) ، ومقارنة كتل كل عنصر بكتلة الهيدروجين. كما اقترح أن الذرات يمكن أن تتحد مع بعضها البعض لتكوين مركبات كيميائية.
كانت نظرية دالتون بها بعض العيوب. وادعى أن المركبات الكيميائية تشكلت باستخدام أقل عدد ممكن من الذرات من عناصرها. على سبيل المثال ، جزيء ماءوفقًا لدالتون ، سيكون H O وليس H2O ، وهي الصيغة الصحيحة. من ناحية أخرى ، قال إن العناصر الموجودة في الحالة الغازية كانت دائمًا أحادية الذرة (مكونة من ذرة واحدة) ، ما نعرفه ليس حقيقيًا.
نموذج لويس الذري (1902 م)
يُعرف أيضًا باسم "نموذج الذرة المكعبة" ، في نموذج لويس هذا اقترح بنية الذرات الموزعة في شكل مكعب ، كانت رؤوسه الثمانية عبارة عن الإلكترونات. هذا سمح بإحراز تقدم في دراسة التكافؤ الذرية و روابط كيميائيةخاصة بعد التحديث الذي قام به ايرفينغ لانجموير عام 1919 حيث قام برفع "ذرة الثمانية المكعبة".
كانت هذه الدراسات أساس ما يُعرف اليوم باسم مخطط لويس ، وهو أداة مفيدة جدًا لشرح الترابط التساهمي.
نموذج طومسون الذري (1904 م)
اقترح هذا النموذج من قبل J.J. Thomson ، مكتشف الإلكترون في عام 1897 ، هذا النموذج قبل اكتشاف البروتونات ص النيوترونات، لذلك افترض أن الذرات تتكون من كرة موجبة الشحنة وأن الإلكترونات سالبة الشحنة مضمنة فيها ، مثل الزبيب في الحلوى. النعيم تشابه مستعار أعطى النموذج لقب "نموذج بودنغ الزبيب".
قدم هذا النموذج توقعًا غير صحيح للشحنة الموجبة على الذرة ، حيث ذكر أنها موزعة في جميع أنحاء الذرة. تم تصحيح هذا لاحقًا في نموذج رذرفورد حيث تم تحديد النواة الذرية.
نموذج رذرفورد الذري (1911 م)
قدم إرنست رذرفورد سلسلة من التجارب في عام 1911 من أوراق الذهب. في هذه التجارب ، قرر أن الذرة تتكون من نواة ذرية موجبة الشحنة (حيث تتركز معظم كتلتها) وإلكترونات تدور بحرية حول هذه النواة. في هذا النموذج تم اقتراح وجود نواة الذرة لأول مرة.
نموذج بوهر الذري (1913 م)
يبدأ هذا النموذج في عالم جسدي - بدني إلى المسلمات الكمومية ، لذلك يعتبر انتقالًا بين الميكانيكا الكلاسيكية و الكم. اقترح الفيزيائي الدنماركي نيلز بور هذا النموذج لشرح كيف يمكن أن يكون للإلكترونات مدارات مستقرة (أو مستويات طاقة مستقرة) تحيط بالنواة. كما يفسر سبب امتلاك الذرات لأطياف انبعاث مميزة.
في الأطياف التي أجريت للعديد من الذرات ، لوحظ أن الإلكترونات من نفس مستوى الطاقة لها طاقات مختلفة. أظهر هذا وجود أخطاء في النموذج وأنه يجب أن يكون هناك مستويات طاقة فرعية عند كل مستوى طاقة.
يتلخص نموذج بوهر في ثلاث فرضيات:
- تتبع الإلكترونات مدارات دائرية حول النواة دون تشعيع طاقة.
- المدارات المسموح بها للإلكترونات هي تلك التي لها قيمة معينة من الزخم الزاوي (L) (مقدار دوران جسم ما) والتي تعد عددًا صحيحًا مضاعفًا للقيمة ، حيث h = 6.6260664 × 10-34 و n = 1 ، 2 ، 3 ….
- تنبعث الإلكترونات أو تمتص الطاقة عند القفز من مدار إلى آخر ، وبذلك تصدر فوتونًا يمثل الفرق في الطاقة بين المدارين.
نموذج سومرفيلد الذري (1916 م)
تم اقتراح هذا النموذج من قبل Arnold Sommerfield لمحاولة تغطية أوجه القصور في نموذج Bohr.
لقد استند جزئياً على المسلمات النسبية لألبرت أينشتاين. من بين تعديلاته التأكيد على أن مدارات الإلكترونات كانت دائرية أو بيضاوية ، وأن الإلكترونات كانت التدفق الكهربائي صغير وذلك من مستوى الطاقة الثاني كان هناك مستويان فرعيان أو أكثر.
نموذج شرودنجر الذري (1926 م)
اقترحه إروين شرودنجر من دراسات بوهر وسومرفيلد ، حيث تصور الإلكترونات على أنها تموجات للمادة ، مما سمح بالصياغة اللاحقة للتفسير الاحتمالي لوظيفة الموجة (المقدار الذي يستخدم لوصف احتمالا إيجاد جسيم في الفضاء) بواسطة ماكس بورن.
هذا يعني أنه يمكنك دراسة موضع الإلكترون أو كميته من الناحية الاحتمالية حركة ولكن ليس كلاهما في نفس الوقت ، بسبب مبدأ عدم اليقين Heisenberg.
هذا هو النموذج الذري الساري في بداية القرن الحادي والعشرين ، مع بعض الإضافات اللاحقة. يُعرف باسم "نموذج الكم-التموج".