في المقال التالي، سنقوم بعرض دراسة حول نموذج بور الذري والفروض النظرية المتعلقة به. يعود هذا النموذج إلى كيمياء الكم التي تعتمد على اتفاق التجربة مع النظرية التي تشرحها، ويعود ذلك إلى القوة الحسابية والقدرة على التغلب على صعوبات معالجة تفاعل الإلكترون بالإلكترون. كما تساعد مناقشات البنية الجزيئية للإلكترون في التغلب على الجسيمات التي تسمى Monte Carlo methods. مع تطور علم كيمياء الكم والأدوات المستخدمة في العمليات الحاسوبية، أصبح هناك حاجة متزايدة لفهم الهياكل الإلكترونية وتوضيحها، وقدم بور هذا النموذج الذي أحدث طفرة في علم الكيمياء. وسنقوم في السطور التالية بعرض شرح تلك النظرية وتوضيح فروضها من خلال موسوعة.
بحث عن نموذج بور الذري
يُعد النموذج الذري لبور من أهم النماذج الفيزيائية، وذلك لسهولته في شرح ميكانيكا الكم. قَدِمَ هذا النموذج في عام 1913 م على يد العالم نيلز بور والعالم إرنست روثرفورد، حيث قاموا بتفسير أن الذرة عبارة عن نواة صغيرة تحمل شحنة موجبة وتحيط بها الإلكترونات في مدارات دائرية، مثل دوران الكواكب حول الشمس في النظام الشمسي. ولكن في هذا النموذج، تأتي القوة الكهربائية بديلاً عن القوة الجاذبية. وقد تم تسمية هذا النموذج بعدة أسماء، منها:
- the Rutherford–Bohr mode.
- Bohr model.
- Bohr diagram.
تاريخ نظرية بور
في البداية، اعتمدت النظرية على تفسير المادة الكمية، ونجحت بشكل كبير في شرح صيغة ريديرغ للخطوط الانبعاثية الطيفية الناتجة عن الهيدروجين الذري. في الماضي، كانت صيغة ريديرغ مجرد صيغة تجريبية، ولكن جاء نموذج بور وأضاف إليه الأسس النظرية، ولم يقتصر النموذج على تفسير تركيب الصيغة فقط، بل قام أيضًا بتوفير تفسيرات لنتائج التجارب التي تعتمد على الثوابت الفيزيائية.
يعود نموذج بور إلى الشكل الأولي لذرة الهيدروجين إذا مقارنته بذرة التكافؤ الذري، ويمكن تشتيت النموذج من خلال تقريب ذرة الهيدروجين باستخدام ميكانيكا الكم. وعلى الرغم من قِدم هذه النظرية ومرور الوقت عليها، ومن أن نتائجها بسيطة للغاية، فإنها لا تزال تستخدم في الفصول الدراسية حتى اليوم، وتدرس في فصول ميكانيكا الكم، وتوضح الرسوم البيانية، بالإضافة إلى شرح مستويات الطاقة.
فروض نظرية بور
قام بور باستخدام نظرية رذرفورد في تفسير تركيب الذرة، والتي تفسر وجود الذرة في النقطة المركزية بالنواة الموجبة، وأن أعداد الإلكترونات السالبة تتساوى مع أعداد الشحنة الموجبة الموجودة داخل النواة. ويتم إنتاج قوة تعادل قوة الجاذبية بين النواة والإلكترون أثناء دوران الإلكترون في مسار حول النواة. كما قام بور بتقديم عدة فروض تفسر وتوضح نظريته:
- الإلكترون لا يفقد طاقته عند الحركة حول النواة، بغض النظر عن سرعته.
- تدور الإلكترونات حول النواة في عدد محدد من المستويات، وتكون الفراغات بين المستويات التي يدور فيها الإلكترون من الأماكن التي لا يمكنه الدوران فيها.
- يتزايد طاقة الإلكترون عندما يزداد قطر دورانه حول النواة، وتتوقف تلك الطاقة عند بعد محدد من مستوى الطاقة المختزنة داخل النواة، ويطلق على المستوى الذي يحتوي على عدد صحيح عدد الكم الرئيسي.
- عندما يكون الإلكترون مستقرًا، فهو على أدنى مستوى طاقة، وعندما يحصل على طاقة إضافية من خلال التفريغ الكهربائي أو التسخين، يتحرك الإلكترون تدريجيًا إلى مستوى طاقة أعلى في الذرة ويصبح أقل استقرارًا في المستويات العليا، وبعد ذلك يعود إلى المستوى الأصلي له، ويخسر الطاقة التي اكتسبها عند إثارة الذرة.
- تعمل حبوب الذرة على امتصاص الطاقة وإشعاعها، كما أنها تساعد في تفسير خطوط طيف الهيدروجين.
- تتم عملية اكتساب طاقة الكم عندما ينتقل الإلكترون من مستوى طاقة إلى آخر، حيث لا يستقر على مسافة معينة بين تلك المستويات، بل يقوم بالقفز بطريقة محددة إلى المواقع التي توجد بها مستويات الطاقة.
