ملخص الفصل ٧: الذرة

7-1 نموذج بور الذري

• أظهرت تجربة رذرفورد لقذف صفيحة ذهب رقيقة بجسيمات ألفا أن معظم الجسيمات تعبر دون انحراف وقليلًا منها يرتد بزوايا كبيرة، فاستنتج أن كتلة الذرة وشحنتها الموجبة متمركزة في نواة صغيرة جدًّا.
• لكل عنصر طيف انبعاث خطي وطيف امتصاص مميز، ويُستخدم ذلك في التعرف على العناصر، لأن الذرة تمتص وتبعث أطوالًا موجية محددة فقط.
• افترض بور أن الإلكترون يدور في مستويات طاقة محددة، وطاقة ذرة الهيدروجين في المستوى n تساوي En = −13.6 eV/n²، وعندما ينتقل الإلكترون من حالة الإثارة إلى مستوى أدنى يبعث فوتونًا طاقته تساوي الفرق بين المستويين.

راجع صفحة ١٩١ في الكتاب

7-2 النموذج الكمي للذرة

• ربط دي برولي نموذج بور بالطبيعة الموجية للإلكترون، فالمدار المستقر هو الذي يساوي محيطه عددًا صحيحًا من أطوال موجة دي برولي، ومن هنا يكون الزخم الزاوي مكمّى.
• النموذج الكمي لا يحدد مسارًا للإلكترون، بل يتنبأ باحتمالية وجوده في مناطق حول النواة تُسمّى السحابة الإلكترونية، ودراسة المادة بهذه الطريقة تُسمّى ميكانيكا الكم.
• يعمل الليزر بالانبعاث المحفز، فينتج ضوءًا مترابطًا أحادي اللون يسير في اتجاه واحد بشدة عالية، بخلاف الضوء غير المترابط الصادر عن المصابيح العادية.

راجع صفحة ٢٠٥ في الكتاب

مثال محلول

انتقل إلكترون في ذرة الهيدروجين من مستوى الطاقة n = 3 إلى n = 2. ما طاقة الفوتون المنبعث بوحدة eV؟

1. نحسب طاقة المستوى الثالث: E3 = −13.6/3² = −13.6/9 ≈ −1.51 eV.
2. نحسب طاقة المستوى الثاني: E2 = −13.6/2² = −13.6/4 = −3.40 eV.
3. طاقة الفوتون تساوي الفرق: E = E3 − E2 = −1.51 − (−3.40) = 1.89 eV.
4. تحقق: الطاقة موجبة لأن الإلكترون انتقل إلى مستوى أدنى فبعث فوتونًا، وطاقة 1.89 eV تقابل ضوءًا أحمر مرئيًّا طوله الموجي نحو 656 nm.

الإجابة: طاقة الفوتون المنبعث نحو 1.89 eV.