البنية الذرية atomic construction

[3LOM 4 ALL]

البنية الذرية atomic construction


البنية الذرية atomic construction احدى المواضيع المهمة جدا في الطبيعة غير انه لا توجد نتيجة قطعية و جازمة ممكن من خلالها ان نتصور بنية الذرة و تركيبتها , و كل التصورات عن الذرة و بنيتها و تركيبتها يعتمد على اسس افتراضية و رياضية و نتائج تجريبية تتوافق مع ما تطرحه نظرية الكم و الفيزياء الذرية.

البنية الذرية atomic construction والاغلفة الالكترونية electrons orbit

للاغلف الالكترونية اهمية قصوى في الفيزياء و الكيمياء و التكوين المادي , فتداخل الاغلفة الاكترونية مع بعضها البعض هو الذي يكون الجزيئات و المركبات الكيميائية التي تؤلف اجسامنا و ؤلف المواد من حولنا و تؤلف تركيبة كل ما يممكننا وصفه بالكيمياء, لذلك علينا ان نتصور ما هية هذ الاغلفة الالكترونية .
تعتمد التصورات عن الاغلفة الالكترونية بشكل اساس على ابحاث و فرضيات و نظريات جزئية متضمنة في نظرية الكم (theory of quantum) , بدات قصة اكتشاف الالغلفة الالكترونية من قبل العالم هنري موزلي عندما اكتشف علاقة بين طول موجة اشعة اكس المنعكسة عن بلورات العناصر الكيميائية و العدد الذري للعنصر الكيميائي و تمثل هذه الحالة الغلاف الالكتروني للذرة , و قد اطلق عليها الرموز s, f d e و التي توصف بها الاغلفة الالكترونية الثانوية .

بعد ذلك اكتشفت الاغلفة الالكترونية الثانوية من قبل العالم الالماني ارنولد سومرفيلد ضمن الصيغة التي تعرف بقاعدة البناء التدريجي الالكتروني للذرة و التي يسميها علماء الفيزياء بالاوف باو.

و التي تحدد توزيع الالكترونات على الاغلفة الالكترونية للذرة ضمن مستويات طاقة , و تبين ان الاغلفة الالكترونية الرئيسية تتالف من عدد من الاغلفة الالكترونية الثانوية .

و قد تم تاكيد هذه الاغلفة الالكترونية الثانوية من قبل العالم الهولندي بيتر زيمان الذي اكتشف الظاهرة المشهورة باسمه عندما اجرى تجربته الشهيرة باسم تاثير زيمان حيث قام بتسليط مجال مغناطيسي قوي على الكترونات الذرة و لاحظ ان الطيف الالكتروني الرئيسي و الذي يمثل الغلاف الالكتروني الرئيسي انشق الى اطياف ثانوية صغيرة و التي تمثل المدارات الثانوية الصغيرة.

تم طرح الاوربتال الالكتروني الذي يمثل الغلاف الالكتروني من قبل العالم ماكس بورون الذي اطلق على هذه الصيغة تسمية موجة الاحتمال التي تعني الاوربتال و التي قام بصياغتها عندما جمع بين مبدأ اللادقة لفيرنر هايزنبيرغ( عالم الفيزياء الالماني الذي كان تلميذا لماكس بورون ) و معادلة الموجة لاروين شرودنغر عالم الفيزياء النمساوي و الذي يتناول تطور دالة موجة الطاقة مع الزمن .

تعتمد الصيغ الاساسية التي تصور بناء الذرة على نظرية البناء الذري لنيلز هنريك دافيد بور و قد تم حل معادلة الموجة لاروين شرودنغر (التي تتناول تطور دالة موجة الطاقة مع الزمن) اعتمادا على صيغة نظرية البناء الذري لنيلز بور .

من خلال ذلك تم التوصل الى ثلاث اعداد كم اساسية على ضوئها تم تحديد اتجاهات الاغلفة الالكترونية و المدارات الثانوية التي تؤلفها , و اضيف اليها عدد كم رابع هو عدد الكم الذاتي او المغزلي الذي تم صياغته على ضوء مبدأ الاستبعاد لويلفغانغ باولي عالم الفيزياء النمساوي و الذي ينص على انه اذا ماكان هناك الكترونين او فرمونين او اكثر ضمن نفس مستوى الطاقة او ضمن نفس الاوربتال فان احدهما سوف يدور باتجاه معاكس للاخر من اجل ان لا تحدث حالة التنافر بينهما اي انه لا يمتلك الكترونين او فرمونين ( الفرمون هو الجسيم الذي لفه الذاتي او دورانه حول نفسه او spin الخاص به لا يساوي عدد صحيح و هو جسيم غير متناظر يخضع الى احصائية فيرمي ديراك و تمثل الفيرمونات اغلبية جسيمات المادة مثل الالكترونات و الكواركات و البروتونات و النيوترونات و النيوترينوهات)ضمن نفس مستوى الطاقة او الاوربتال فانهما لا يمتلكان نفس المحاور الداينميكية او كما تنص عليه الصيغة الاساسية لهذا المبدأ الذي طرحه باولي لا يمتلك الكترونين او فرمونين موجودين ضمن نفس مستوى الطاقة او الاوربتال الحالة الكمومية ذاتها .

البنية الذرية atomic construction واعداد الكم الاربعة

و اعداد الكم الاساسية الاربعة هي :

1_ عدد الكم الرئيسي :

تم حسابه من خلال حل معادلة شرودنغر على ضوء نظرية البناء الذري لنيلز بور و يحدد الطاقة الاجمالية للالكترون (طاقة الالكترون الاجمالية تساوي طاقة الوضع + طاقة الحركة) و يمثل مستوى الطاقة الرئيسي او الغلاف الالكتروني الرئيسي للجسيم تحن الذري او الالكترون ويمثل بالنسبة للذرة الغلاف الالكتروني الرئيسي.

2_ عدد الكم الثانوي او المداري:

تم حسابه من خلال حل معادلة شرودنغر الموجية على ضوء نظرية البناء الذري لنيلز بور و يحدد مقدار الزخم الزاوي للاكترون في الاوربتال و يحدد اتجاه التوازي للاغلفة و المدارات الالكترونية الثانوية للذرة.
3_ عدد الكم الذاتي او المغزلي :
تم صياغته على ضوء مبدأ الاستبعاد الذي اشرنا اليه لويلفغانغ باولي و يحدد عدد الكم الذاتي الزخم الزاوي للالكترون في الفضاء و يحدد اتجاه العكس توازي للمدارات الالكترونية الثانوية .
4_ عدد الكم المغناطيسي :
تم صياغته من خلال حل معادلة شرودنغر الموجية على ضوء نظرية البناء الذري لنيلز بور و يحدد الزخم الزاوي للالكترون تحت تاثير المجال المتعامد للذرة و يحدد الاتجاه المتعامد للمدارات الالكترونية الثانوية التي تؤلف الالغلفة الالكترونية الرئيسية, كانت هناك تداخلات اضافية ناجمة من ظاهرة زيمان الغريبة هذه التداخلات الاضافية شكلت لغزا محيرا لعلماء الفيزياء الذرية و نظرية الكم حتى قيل ان ويلفغانغ باولي عالم الفيزياء الشهير احد علماء الفيزياء الذرية و من مؤسسي نظرية الكم و من علماء الفيزياء الحديثة كان ذلات مرة يسير و هو شارد الذهن فساله احد زملائه الذي كان يمشي معه هل انت بخير فاجابه باولي كيف اكون بخير بوجود ظاهرة زيمان الغريبة, لكن كان هناك عالمين تمكنا من تفسير ظاهرة زيمان الغريبة هذان العالمان هما جورج اولمبك و سام غود سميث لكنهما تاخرا في طرح ابحاثهما خوفا من ان تكون غير مقبولة من الاوساط العلمية لكنهم بعد ان تمكنو من حل الاشكاليات التي ممكن ان يقعو بها طرحو هذه الابحاث و لقيت قبول واسع من قبل الاوساط العلمية و قد فسرو ان هذه التداخلات الاضافية التي تغير عدد الكم المغناطيسي تنجم من دوران الالكترون حول نفسه.