الدرس: 8-2 مستويات الطاقة وأنموذج بور للذرة

ما هو نموذج رذرفورد للذرة؟

اقترح العالم رذرفورد عام 1911 نموذجاً للذرة إذ افترض أن الذرة تتكون من نواة موجبة متمركزة في وسط الذرة تدور حولها إلكترونات.

ما الأسباب التي أدت إلى فشل أنموذج رذرفورد للذرة؟

فشل نموذج بور للذرة للأسباب الآتية:

عندما يدور الإلكترون في الذرة حول النواة يغير اتجاه حركته باستمرار لذا فهو جسيم معمل، وتبعاً للنظرية الكهرومغناطيسية فإنه يجب أن يبعث إشعاعاً كهرومغناطيسياً ويفقد جزء من طاقته - تدريجياً إلى أن يسقط في النواة بمسار حلزوني في زمن قصير ومن ثم تنهار البنية الذرية.

عندما تتناقص طاقة الإلكترونات تدريجياً يتولد طيف مستمر، بينما أثبتت التجارب أن طيف ذرة الهيدروجين هو طيف خطي.

تحت اي شروط يمكن للذرة ان تبعث اشعاع كهرومغناطيسي؟

االذرة تحت الظروف الطبيعية تمثل تركيباً مستقراً لاتبعث اي اشعاع الا تحت شروط خاصة مثل تسخين المواد او تعريضها لجهد كهربائي في الانابيب المفرغة.

اذكر فرضيات بور لنموذجه الجديد عن التركيب الذري؟

اقترح العالم بور عام 1913 نموذجاً جديداً من التركيب الذري.

ومن فرضياته:

1. تدور الإلكترونات سالبة الشحنة حول النواة بسدارات محددة المواقع تمثل مستويات الطاقة دون أن تشع طاقة.
2. الذرة متعادلة كهربائياً إذ أن شحنة الإلكترونات تساوي شحنة النواة الموجية.
3. إن الذرة لا تشع طاقة بسبب حركة الإلكترون في مداره المحنث وتكون الدرة مستقرة.
4. عندما يكتسب الإلكترون كماً من الطاقة فإنه يقفز من مستوى استقراره $\left(E_i\right)$ إلى مستوى طاقة أعلى $\left(E_f\right)$، عندها تكون الذرة متهيجة ثم تعود إلى استقرارها وذلك بعودة الإلكترون إلى مستوى استقراره باعثاً فوتوناً تردده (f) وتعطي طاقته وفق العلاقة:

$hf=E_f-E_i$

5. في مجال الذرة يمكن تطبيق قانون كولوم على الشحنات الكهربائية، والقانون الثاني لنيوتن على القوى الميكانيكية.

6. يمتلك الإلكترون زخماً زاوياً $(\mathrm{L}=\mathrm{mvr})$ في مداره المحدد يساوي أعداد صحيحة من$\left(\frac{h}{2\pi }\right)$

$m{\mathrm{v}}_n{r}_n=n\left(\frac{h}{2\pi }\right)\Rightarrow L_n=n\left(\frac{h}{2\pi }\right)$

حيث أن: $\mathrm{n}=1,2,3,4,5,\dots$ ويمثل العدد الكمي الرئيسي.

احسب الزخم الزاوي لإلكترون ذرة الهيدروجين عندما يكون في المدار الثالث مرة، وعندما يكون في المدار الرابع مرة أخرى؟

من علاقة زخم الإلكترون:

$\begin{array}{r}{L}_n=n\left(\frac{h}{2\pi }\right)\\ \\ L_1=3\times \left(\frac{6.63\times {10}^{-34}}{2\times 3.14}\right)=3\times 1.05\times {10}^{-34}=3.15\times {10}^{-34}\mathrm{J}.\mathrm{s}\\ \\ L_2=4\times \left(\frac{6.63\times {10}^{-34}}{2\times 3.14}\right)=4\times 1.05\times {10}^{-34}=4.2\times {10}^{-34}\mathrm{J}.\mathrm{s}\end{array}$