يحتوي نموذج بور على ذرة تتكون من نواة ذات شحنة موجبة تدور حولها الإلكترونات السالبة. إليكم المزيد عن نموذج بور، الذي يطلق عليه أيضًا نموذج رذرفورد-بور.اقترح نيلز بور النموذج في عام 1915. وكونه تعديلًا لنموذج رذرفورد للذرة، يطلق عليه بعض الناس اسم نموذج رذرفورد بور. يُبنى النموذج الحديث للذرة على ميكانيكا الكم. كما يحتوي نَموذج بور على بعض الأخطاء، لكنه يصف معظم خواص النظرية الذرية الحالية دون المعادلات الرياضية عالية المستوى للنسخة الحديثة. وعلى عكس النماذج السابقة، يشرح نَموذج بور صيغة ريدبرج لخطوط الانبعاث الطيفي للهيدروجين الذري.
نموذج بور هو نموذج كوكبي تدور فيه الإلكترونات ذات الشحنة السالبة حول النواة ذات الشحنة الموجبة بشكل يشبه الكواكب التي تدور حول الشمس (باستثناء أن المدارات ليست مستوية).
تشبه قوة الجاذبية في النظام الشمسي رياضيًا قوة كولوم (الكهربائية) بين النواة موجبة الشحنة والإلكترونات سالبة الشحنة.
النقاط الرئيسية لنموذج بور
● تدور الإلكترونات حول النواة في مدارات ذات حجم وطاقة ثابتين.
● ترتبط طاقة المدار بحجمه. تقل الطاقة كلما صغُر حجم المدار.
● يُمتص الإشعاع أو يُبعث عندما ينتقل الإلكترون من مدار إلى مدار آخر.
نموذج بور للهيدروجين
نموذج بور للذرة نواة ذات شحنة موجبة تدور حولها إلكترونات سالبة الإلكترونات النظرية الذرية المدارات الذرية خطوط الانبعاث الطيفي
أبسط مثال لنموذج بور هو لذرة الهيدروجين (Z = 1) أو لأيون مشابه للهيدروجين (Z> 1)، حيث يدور الإلكترون السالب حول نواة صغيرة موجبة الشحنة. ُمتص الطاقة الكهرومغناطيسية أو تنبعث إذا تحرك الإلكترون من مدار إلى مدار آخر. يُسمح ببعض المدارات فقط للإلكترون.
يزداد نصف قطر المدارات المحتملة بالتناسب مع مربع n، حيث n هو رقم الكم الرئيسي. ينتج الانتقال 2 → 3 السطر الأول من سلسلة بالمر. بالنسبة للهيدروجين (Z = 1)، ينتج هذا الانتقال فوتونًا ذا طول موجي يعادل 656 نانومترًا (الضوء الأحمر).
نموذج بور للذرات الأثقل
تحتوي الذرات الأثقل على بروتونات أكثر في نواتها من ذرة الهيدروجين. ما يعني الحاجة إلى مزيد من الإلكترونات لإلغاء الشحنة الموجبة لكل هذه البروتونات.
اعتقد بور أن كل مدار إلكتروني يمكنه فقط أن يحمل عددًا محددًا من الإلكترونات. فبمجرد امتلاء أحد المستويات، تُدفع الإلكترونات الإضافية إلى المستوى التالي. وهكذا وصف نموذج بور للذرات الأثقل الأغلفة الإلكترونية.
شرح النموذج أيضًا بعض الخواص الذرية التي لم تشرح من قبل للذرات الأثقل. على سبيل المثال، أوضح نموذج الأغلفة سبب صِغر حجم الذرات عبر كل دورة (صف) من الجدول الدوري بالرغم من أن لها عددًا أكبر من البروتونات والإلكترونات.
كما أوضح سبب كون الغازات النبيلة غازات خاملة ولمَ تجذب الذرات الموجودة على الجانب الأيسر من الجدول الدوري الإلكترونات، بينما تفقدها الذرات الموجودة في الجانب الأيمن. ومع ذلك، أوضح النموذج أن الإلكترونات الموجودة في الأغلفة لا تتفاعل مع بعضها البعض ولكنه لم يستطع توضيح السبب.
مشاكل في نموذج بور
● ينتهك النموذج مبدأ هايزنبرغ لعدم اليقين لأنه يعتبر أن الإلكترونات لها مدار وموقع معروف.
● يوفر النموذج قيمة خاطئة للزخم الزاوي المداري.
● يوفر تنبؤات خاطئة بخصوص أطياف الذرات الأكبر.
● لا يتنبأ بالكثافة النسبية للخطوط الطيفية.
● لا يفسر البنية الدقيقة والبنية فائقة الدقة في الخطوط الطيفية.
● لا يفسر تأثير زيمان.
التحسينات لنموذج بور
أبرز التحسينات لنموذج بور كان نموذج سومرفيلد، الذي يسمى أيضًا نموذج بور سومرفيلد. تدور الإلكترونات في هذا النموذج في مدارات بيضاوية حول النواة بدلًا من المدارات الدائرية.
كان نموذج سومرفيلد أفضل في شرح التأثيرات الطيفية الذرية مثل تأثير ستارك في انقسام الخطوط الطيفية. ومع ذلك فإن النموذج لا يستطيع استيعاب عدد الكم المغناطيسي.
في نهاية المطاف، استُبدل نموذج بور والنماذج المبنية عليه بنموذج وولفجانج باولي القائم على ميكانيكا الكم في عام 1925. ثم حُسّن هذا النموذج لإنتاج النموذج الحديث الذي قدمه إروين شرودنجر في عام 1926. ويشرح اليوم سلوك ذرة الهيدروجين باستخدام ميكانيكا الموجات لوصف المدارات الذرية.
اقرأ أيضًا:
تحطم هيندنبورغ ونهاية السفر بالمنطاد
ترجمة: رتاج إبراهيم
تدقيق: سلمى عفش
