في المقال التالي سنقدم بحثا عن نموذج بور الذري وفروض نظريته، ويعود ذلك النموذج إلى مبادئ الكيمياء الكمية التي تعتمد على توافق التجربة مع النظرية التي تفسرها، ويعود ذلك إلى القوة الحسابية وقدرتها على التعامل مع صعوبات معالجة تفاعل الإلكترون مع الإلكترون، وتساهم مناقشات البنية الجزيئية للإلكترون في التغلب على الجسيمات التي تعرف بأسلوب مونتي كارلو، ومع تطور علم الكيمياء الكمية وتقدم الأدوات التي يعتمد عليها هذا العلم في العمليات الحاسوبية، أصبح هناك حاجة أكبر لتوضيح الهياكل الإلكترونية وفهمها، ومن أجل ذلك قدم بور هذا النموذج الذي أحدث طفرة في علم الكيمياء، وفي الأسطر التالية سنقدم لكم من خلال موسوعة شرحا لتلك النظرية وتوضيح فروضها.
بحث عن نموذج بور الذري
يعد نموذج بور الذري من أهم النماذج الفيزيائية، نظرا لسهولة شرحه لميكانيكا الكم، وقد تم تقديم هذا النموذج في عام 1913 ميلادي من قبل العالم نيلز بور والعالم إرنست روثرفورد، حيث قاموا بتفسير أن الذرة تحتوي على نواة صغيرة تحمل شحنة موجبة وتحيط بها الإلكترونات على مسارات دائرية، تشبه تماما حركة الكواكب حول الشمس في النظام الشمسي، ولكن في هذا النموذج، تتحقق القوة الكهربائية بدلا من الجاذبية، وقد تم تسمية هذا النموذج بأسماء عدة، منها:
- the Rutherford–Bohr mode.
- Bohr model.
- Bohr diagram.
تاريخ نظرية بور
في البداية، كانت النظرية تعتمد على تفسير المادة الكمية، وقد نجحت بشكل كبير من خلال تفسير صيغة ريديرغ للخطوط الانبعاث الطيفي التي تنتج من الهيدروجين الذري. في الماضي، كانت صيغة ريديرغ مجرد تجربة، حتى جاء نموذج بور وأضاف إليها الأسس النظرية، ولم يقتصر النموذج على تفسير التركيب الصيغة، بل قدم أيضا تبريرات لنتائج التجارب التي تعتمد على الثوابت الفيزيائية.
إن نموذج بور لذرة الهيدروجين يعود إلى شكلها الأولي عند مقارنتها بذرة التكافؤ الذري، ويمكننا أن نقول أنه يمكن استنتاج هذا النموذج من خلال تقريب ذرة الهيدروجين باستخدام نظرية الميكانيكا الكمية، وعلى الرغم من قدم هذه النظرية ومرور الوقت عليها، وبساطة نتائجها، فإنها لا تزال تدرس في الفصول الدراسية حتى يومنا هذا في مادة الميكانيكا الكم، وتشرح من خلال الرسوم البيانية وتوضيح مستويات الطاقة.
فروض نظرية بور
قام بور بالاعتماد على نظرية رذرفورد في تركيب الذرة، والتي تفسر وقوع الذرة في المركز بالنواة الموجبة، وأن أعداد الإلكترونات السالبة تتساوى مع أعداد الشحنة الموجبة الموجودة داخل النواة، وخلال عملية دوران الإلكترون في مساره حول النواة، يتم إنتاج قوة تعادل قوة الجاذبية بين النواة والإلكترون، ومن بعد ذلك قام بور بوضع العديد من الفروض التي تفسر وتشرح نظريته وهي:
- الإلكترون لا يفقد طاقته عند حركته حول النواة بغض النظر عن سرعته.
- الإلكترونات تدور في عدد ثابت من المستويات حول النواة، وتحدث الفراغات بين المستويات التي تدور فيها في الأماكن التي لا يستطيع الإلكترون أن يدور فيها.
- الإلكترون يمتلك طاقة تتزايد كلما زاد قطر دورانه حول النواة، وتتوقف تلك الطاقة على بعد محدد من مستوى الطاقة المحتملة داخل النواة، وهذا المستوى يحمل عددا صحيحا يسمى العدد الكم الرئيسي.
- عندما يكون الإلكترون مستقرا، فإنه يكون في أقل مستوى من مستويات الطاقة. وعندما يحصل على طاقة من خلال التفريغ الكهربائي أو التسخين، يتم تحفيز الذرة ويبدأ الإلكترون في الحركة تدريجيا للوصول إلى مستوى أعلى من مستويات الطاقة المخزنة فيها. ويصبح الإلكترون أقل استقرارا في المستويات العليا، حتى يعود إلى المستوى الأصلي. بعد ذلك، يفقد الطاقة التي اكتسبها من خلال تحفيز الذرة.
- تعمل الذرة على امتصاص الطاقة وإشعاعها، وتقوم أيضا بتفسير خطوط طيف الهيدروجين.
- يتم اكتساب طاقة الكم عندما ينتقل الإلكترون من مستوى طاقة إلى آخر، فلا يستقر على مسافة معينة بين تلك المستويات، بل يقفز بطريقة محددة إلى الأماكن التي تتوفر فيها مستويات الطاقة.