ملخص الفصل ١: الإلكترونات في الذرات
أهم أفكار كل درس في سطور، ومثال محلول، ورقم الصفحة في كتاب الطالب لتعود إليه. افتح الفصل في الكتاب (صفحة ١٠)
1-1 الضوء وطاقة الكم
- للضوء طبيعة مزدوجة: فهو يسلك سلوك الموجة عند انتقاله، ويسلك سلوك الجسيمات (الفوتونات) عند تفاعله مع المادة.
- الطول الموجي هو المسافة بين قمتين متتاليتين، والتردد هو عدد الموجات التي تعبر نقطة في الثانية ويقاس بالهرتز، ويرتبطان بسرعة الضوء بالعلاقة c = λf حيث c = 3.00 × 10^8 m/s.
- تمتص المادة الطاقة أو تطلقها في كميات محددة تسمى الكم، وطاقة الفوتون تُحسب من E = hf حيث ثابت بلانك h = 6.626 × 10^-34 J.s، ولكل عنصر طيف انبعاث ذري خطي يميزه.
1-2 نظرية الكم والذرة
- اقترح بور أن إلكترون ذرة الهيدروجين يدور في مدارات مسموح بها فقط لكل منها طاقة محددة، وأقل طاقة هي الحالة المستقرة وما فوقها حالات إثارة.
- عند انتقال الإلكترون من مستوى طاقة أعلى إلى أدنى تُطلق الذرة فوتونًا طاقته تساوي الفرق بين طاقتي المستويين، وهذا يفسر الطيف الخطي للهيدروجين.
- يصف النموذج الميكانيكي الكمي الإلكترون بطبيعة موجية، وينص مبدأ الشك لهايزنبرج على استحالة معرفة سرعة الإلكترون وموقعه معًا بدقة، فتُستعمل مستويات الطاقة الرئيسة (n) والمستويات الثانوية.
1-3 التوزيع الإلكتروني
- التوزيع الإلكتروني هو ترتيب الإلكترونات في الذرة، ويُكتب للحالة المستقرة وفق ثلاث قواعد: مبدأ أوفباو، ومبدأ باولي، وقاعدة هوند.
- ينص مبدأ أوفباو على أن الإلكترون يشغل المستوى الأقل طاقة أولًا، وينص مبدأ باولي على أن المستوى الفرعي الواحد يتسع لإلكترونين فقط بدورانين متعاكسين.
- تنص قاعدة هوند على توزيع الإلكترونات منفردة في المستويات الفرعية المتساوية الطاقة قبل أن تزدوج، وإلكترونات التكافؤ هي إلكترونات المستوى الأخير وتُمثَّل بالتمثيل النقطي.
مثال محلول
ضوء برتقالي طوله الموجي 6.00 × 10^-7 m. احسب تردده وطاقة الفوتون الواحد منه.
- المعطيات: λ = 6.00 × 10^-7 m، وسرعة الضوء c = 3.00 × 10^8 m/s، وثابت بلانك h = 6.626 × 10^-34 J.s.
- من العلاقة c = λf نحصل على f = c / λ = (3.00 × 10^8) / (6.00 × 10^-7) = 5.00 × 10^14 s^-1.
- طاقة الفوتون E = hf = (6.626 × 10^-34) × (5.00 × 10^14) = 3.313 × 10^-19 J.
- تحقق: λ × f = (6.00 × 10^-7) × (5.00 × 10^14) = 3.00 × 10^8 m/s، وهي سرعة الضوء فعلًا.
الإجابة: التردد 5.00 × 10^14 Hz، وطاقة الفوتون نحو 3.31 × 10^-19 J.
ملخص من إعداد هلا سكول، راجعه فيصل عزيز. المرجع الأساسي هو كتاب الطالب؛ ارجع إلى الصفحات المذكورة.