بحث عن كيمياء الكم !!
بعنوان
ذرة الهيدروجين ومعادلة شرودنجر والطيف الذري والجزيئي
بسم الله الرحمن الرحيم
بحث عن
ذرة الهيدروجين بصفه عامه (معادلة
شرودنجر والطيف الذري والجزيئي)
*الطيــف الـــــذري :
فعندما يمر شعاع الإشعاع الكهرومغناطيسي خلال منشور ثلاثي فإنه ينكسر وتعتمد درجة إنكسار الشعاع على طوله الموجي وتكون درجة إنكسار الأطوال الموجية القصيرة أكبر منها بالنسبة للأطوال الموجية الطويلة وبذلك يمكن استخدام المنشور الثلاثي في تحليل الأشعاعات ذات الأطوال الموجية المختلفة إلى الأطوال الموجية المكونة لها .
وحيث أن الضوء العادي يتكون من الأطوال الموجيه في المدى المرئي فإنها تتوزع إلى نطاقات واسعة من الألوان مكونات ما يعرف بالطيف المتصل وهذا الطيف عبارة عن مجموعة منوعة من الألوان لا تشتمل على عدم إتصال حيث يتداخل اللون البنفسجي في الأزرق والأزرق في الأخضر وهكذا .
وعندما تسخن الأجسام إلى درجات حرارة عالية فإنها تشع إشعاعات يمكن تحليها إلى الأطوال الموجية المكونة لها بإمرارها في مرسم الطيف وتسجيلها فوتوغرافيا وقد أوضح تحليل هذه الصور الطيفية أن الأجسام الصلبة تعطي عادة طيف مستمراً
وتعطي الغازات أو أبخره المواد الكيميائية عند تسخينها بواسطة قوس كهربي أو شرارة أو لهب ينزن ضوءاً يوضح تحليل الشعاع منه أنه يكون طيفاً غير مستمر مكوناً من عدد من الخطوط الألوان مختلفة يمثل كل خط طول موجي أوطاقة محددة ولذلك يعرف بالطيف الخطي ويتميز كل عنصر بطيفة الخطي المميز له وهذا النوع من الطيف تشعه الذرات .
*طيف ذرة الهيدروجين :
يوضح الشكلِ (94) طيف امتصاص ذرات الهيدروجين في المنطقة فوق البنفسجية عند إمرار خليط من أطوال موجيه خلال عينة من الغاز
ِ
وفيه نرى أن أقل طاقة امتصاص ترادف الخط ذي العدد الموجي
ويلاحظ أن خطوط الامتصاص مزدحمة في تلاصقها مع بعضها عند الاقتراب من الحد حد يصبح الامتصاص متصلاً .
كما تتميز الذرة التي سخنت من قبل بزيادة من الطاقة ولذلك فإنها سوف تشع طبقاً يسمى طيف إشعاع ويوضح الشكل (95) جزءاً من طيف إشعاع ذات الهيدروجين ويلاحظ أن الخطوط تقع عند نفس الأعداد الموجيه في هذين النوعين من الطيف
*نظرية بور لذرة الهيدروجين :
في عام 1913 اقترح بور نظريته عن ذرة الهيدروجين واعتمد بوهر في وضع نظريته عن ذره الهيدروجين على نموذج رذرفورد فافترض أن الذرة تحتوي على نواه صغيرة جداً تتركز فيها كتلتها وتحتمل عدد من الشحنات الموجبه ( البروتونات ) مساو لعددها الذري وأن الذرة يحيط بها عدد من الكترونات يساوي كذلك عددها الذري
وللتغلب على اندفاع الالكترونات كنتيجة مترتبه لحدوث الإشعاع الكهرومغناطيسي على حساب طاقة الالكترون كما تحتم قوانين الطبيعية التقليدية افترض بوهر أن الالكترونات تدور حول النواة في مدارات دائرية ثابته دون أن ينشأ عن دورانها إشعاع كهرومغناطيسي وبدلاً من أن يسلك بور طريق جمع معطيات النتائج العملية والحسابية فقد سلك بور طريقاً جزئياً لا يعتمد على وجود نتائج أو معطيات من البداية وقد أكد في هذا الطريق نظريته أولاً ، وأوضح فيه أن نتائجها سوف تفسر كثيراً من الظواهر عند التعامل معها وأعلن أن الالكترونات تتحرك في مسار دائري وأن الأشعة لا تمتص أو تنبعث من الذرة ، أو الجزئيات إلا إذا انتقلت الألكترون من مدار آخر .
ويوضح الشكل (97) نموذج بور عن ذرة الهيدروجين على هيئة الكترون كتلته (m) يدور في مدار دائري على مسافه قدرها (r) من النواه وإذا كانت سرعة الالكترون v فإن كمية تحركه الزاوية تساوي mvt
*اقترحات وفرضيات بور لذره H ..
(1)وقد أقترح بور أولاً افترضاً أساسياً في نظريته وهو أن المدارات الممكنة فقط لكي يدور بها الالكترون في ذره الهيدروجين هي الممكنة فقط لكي يدور بها الالكترون في ذره الهيدروجين هي تلك التي تكون كمية التحرك فيها عدد كاملاً مضاعفاً قدره N لكمية قدرها .
ويعتبر هذا الافتراض تكميماً لكمية التحرك الزاوية للالكترون
(2)ثم افترض بور أنه ما دام أي الكترون يبقى في مدار محدد فإنه لا يشع طاقة وبالتالي تبقى طاقة الالكترون ثابتة مادام لا يتبادل
(*) ويكن إثبات كما يلي
فمن العلاقة بين قانون إينشتاين وبلانك تكون ويعرف المقدار
(3)كما اقترح بور أن امتصاص طاقة، أو انبعاثها يحدث عندما ينتقل الالكترون من حالة كم إلى أخرى وأن الطاقة المنبعثة عندما يسقط الالكترون من مستوى كم n2 إلى مستوى أدنى n1 وبالتالي خط الملاحظ في العنصر هي عبارة عن الفرق بين طاقتي هاتين الحالتين .
وقد دعا نجاح نظرية بوهر في تفسير طيف الهيدروجين إلى محاولة تطبيقها على ذرات العنصر الأخرى المشابهة للهيدروجين أي الذرات التي لها الكترون واحد خارج نواتها مثل الهليوم أحادى التأين والليثيوم ثنائي التأين والبريليسوم ثلاثي التأين والبور رباعي التأين ... الخ هذه الذرات تحمل نواتها شحنة مقدرها +..
*معادلة شرودنجر :
عني شرودنجر بأفكار دي برولي واهتم أساساً بتمثيل الالكترون سواء كان حراً أو واقعاً تحت تأثير المجال الكهربي للنواة بدالة تعبر عن الخاصية الموجيه ولقد بحث شرودنجر سنة 1926 في الموجات المصاحبة للإلكترونات المدارية واعتبر كل حالة من الحالات الكمية أو الحالات الساكنة التي يمكن أن توجد عليها الذرة نظام من الاهتزازات أو الموجات الموقوفة.
وتعرف الدوال الموجيةالتي هي عبارة عن حلول لمعادلة شرودنجربالنسبة لذرة الهيدروجين( بالمسارات).
وتتميز حلول معادلة شرودنجر بالنسبة لذرة الهيدروجين بثلاث أرقام كم صحيحة integer) )هي m,I, n وهي تنشأ عند حل المعادلة لإيجاد دالة الموجه y والتي تماثل الدالة ]بالنسبة للوتر المهتز.
المعادلة الموجية لشرودنجر: ]
نعوض من المعادلة رقم (3) في المعادلة رقم (1)
]
بضرب الطرفين في
وهي معادلة موجيه لجسيم متحرك في الاتجاه x
الطاقة الحركية للجسيم غير ثابته لأن الطاقة الكامنة أيضا تتغير الطاقة التي تضل ثابتة هي الطاقة الكلية
طاقة
الطاقة الحركية
طاقة الوضع
]
نعوض من المعادلة 5 في المعادلة 4
]
معادلة شرودنجر الموجيه لجسيم يتحرك في اتجاه واحد وهوx
}معادلة شرودنجر واضحه في الهيدروجين H وناجحه معه {
*المراجع*
_كتاب مبادئ الكيمياء الفيزيائية ( للدكتور السيد على حسن,والدكتور جمال سلامة ,والدكتور محمود سليم الدين منشى)
_كتاب الطبيعة الذرية (للدكتورة أمينة محمد عبد الرحيم)
م
نفع الله به
بحث ذرة الهيدروجين ومعادلة شرودنجر والطيف الذري والجزيئي.rar (247.6 كيلوبايت, 467 مشاهدات)
المشاركة الأصلية كتبت بواسطة amir257
رد مع اقتباس
