ما هي النماذج الذرية

النماذج الذرية هي تمثيلات نظرية طورها العلماء بمرور الوقت لمحاولة فهم بنية وسلوك الذرات ، وهي الوحدات الأساسية التي تتكون منها المادة. بفضل هذه النماذج الذرية ، لدينا معرفة كبيرة بالعلوم. ومع ذلك ، كثير من الناس لا يعرفون جيدا ما هي النماذج الذرية.

لذلك ، سنشرح في هذه المقالة ماهية النماذج الذرية ، ولماذا هي ، وكيف نشأت ، ومدى فائدتها.

ما هي النماذج الذرية

تسمى التمثيلات الرسومية المختلفة للتركيب والوظيفة الذرية بالنماذج الذرية. تم تطوير النموذج الذري عبر تاريخ البشرية من أفكار حول تكوين المادة المستخدمة في كل عصر.

الذرة هي أصغر وحدة في العنصر الكيميائي تحافظ على خصائصه المميزة. عبر التاريخ ، اقترح العديد من العلماء والفلاسفة نماذج ذرية مختلفة ، يعتمد كل منها على المعلومات والمعرفة المتوفرة في ذلك الوقت. كان أحد النماذج الأولى هو النموذج الذي اقترحه الفيلسوف اليوناني ديموقريطس ، الذي اقترح أن المادة تتكون من جسيمات غير قابلة للتجزئة تسمى "الذرات" ، والتي تعني في اليونانية "غير قابلة للتجزئة".

نموذج ديموقريطس الذري

شارك في تأسيس "النظرية الذرية الكونية" الفيلسوف اليوناني ديموقريطوس ومعلمه ليوكيبوس. في ذلك الوقت ، لم يتم اكتساب المعرفة من خلال التجريب ، ولكن من خلال التفكير المنطقي ، والعرض القائم على الفكر ، والمناقشة.

اقترح ديموقريطوس أن العالم يتكون من جسيمات صغيرة جدًا وغير قابلة للتجزئة ، وموجودة إلى الأبد ، ومتجانسة وغير قابلة للضغط ، والتي تختلف فقط في الشكل والحجم ، وليس في وظيفتها الداخلية.

وفقًا لديموقريطس ، يتم تحديد خصائص المادة من خلال طريقة تجميع الذرات معًا. أضاف الفلاسفة اللاحقون ، مثل أبيقور ، الحركة العشوائية للذرات إلى النظرية.

نموذج دالتون الذري

وُلد أول نموذج ذري قائم على أساس علمي في مجال الكيمياء ، اقترحه جون دالتون في "المسلمة الذرية". كان يعتقد أن كل شيء مصنوع من الذرات ، غير قابلة للتجزئة وغير قابلة للتدمير ، حتى من خلال التفاعلات الكيميائية.

اقترح دالتون أن ذرات نفس العنصر الكيميائي متساوية مع بعضها البعض ، ولها نفس الكتلة ونفس الخصائص. على الجانب الآخر، ابتكر مفهوم الوزن الذري النسبي (وزن كل عنصر بالنسبة لوزن الهيدروجين) ، بمقارنة كتلة كل عنصر بكتلة الهيدروجين. كما اقترح أن الذرات يمكن أن تتحد مع بعضها البعض لتشكيل مركبات.

كانت نظرية دالتون بها بعض العيوب. وذكر أن المركبات تتشكل باستخدام أقل عدد ممكن من ذرات العناصر. على سبيل المثال ، وفقًا لدالتون ، سيكون جزيء الماء هو H2O ، وليس H2O ، وهي الصيغة الصحيحة. من ناحية أخرى ، تقول أن العناصر الغازية هي دائمًا أحادية الذرة ، وهو ما نعلم أنه غير صحيح.

نموذج لويس للذرة

يُعرف أيضًا باسم "النموذج الذري المكعب" ، حيث اقترح لويس بنية ذرية موزعة على شكل مكعب ، مع ثمانية رؤوس هي إلكترونات. أدى ذلك إلى تقدم في دراسة التكافؤ الذري والترابط الكيميائي ، خاصة بعد التحديث في عام 1919 بواسطة Irving Langmuir، الذي اقترح "ذرة ثماني بتات مكعب".

كانت هذه الدراسات أساسًا لما يُعرف الآن بمخططات لويس ، وهي أدوات مفيدة جدًا لشرح الروابط التساهمية.

نموذج طومسون الذري

في الجزء الأخير من القرن التاسع عشر ، العالم جيه جيه طومسون أجرى تجارب مع أشعة الكاثود واقترح نموذجًا تكون فيه الذرة عبارة عن كرة موجبة الشحنة، على غرار كرة العجين ، وتناثرت داخلها الإلكترونات سالبة الشحنة ، مثل الزبيب في الحلوى. أصبح هذا النموذج معروفًا باسم "نموذج حلوى الزبيب" وكان أول اقتراح لهيكل داخلي للذرة.

نموذج رذرفورد الذري

نشأ نموذج رذرفورد في بداية القرن العشرين. في تجربة شهيرة ، قصف رذرفورد رقائق الذهب بجزيئات ألفا ووجد أن معظم الجسيمات مرت عبر الرقاقة ، لكن القليل منها انحرف بشكل ملحوظ. أدى هذا رذرفورد يقترح أن للذرة نواة صغيرة كثيفة موجبة الشحنة في مركزهابينما تدور الإلكترونات حول هذه النواة على مسافة كبيرة ، مثل الكواكب حول الشمس.

نموذج بوهر الذري

بناءً على نموذج رذرفورد ، اقترح نيلز بور في عام 1913 أن الإلكترونات تتحرك في مدارات دائرية حول النواة. تم تحديد هذه المدارات ، مما يعني أنه تم السماح بمدارات معينة فقط ، بينما لم يتم السماح بمدارات أخرى. أثبت بور أيضًا أن الإلكترونات يمكن أن تقفز بين مدارات مختلفة عن طريق إصدار أو امتصاص الطاقة في شكل فوتونات ، وبالتالي شرح انبعاث وامتصاص الضوء بواسطة الذرات.

نموذج سومرفيلد الذري (1916 م)

استند نموذج سومرفيلد جزئيًا على مسلمات النسبية لألبرت أينشتاين. تم اقتراح هذا النموذج من قبل Arnold Sommerfield في محاولة للتعويض عن أوجه القصور في نموذج Bohr.

وهي تستند جزئيًا إلى مسلمات النسبية لألبرت أينشتاين. تضمنت تعديلاته التأكيد على أن مدار الإلكترون دائري أو إهليلجي ، أي للإلكترون تيار كهربائي صغير وأن هناك مستويين فرعيين أو أكثر بدءًا من مستوى الطاقة الثاني.

نموذج شرودنغر الذري

بناءً على عمل بوهر وسومرفيلد ، اقترح إروين شرودنجر معالجة الإلكترونات كموجات مادة ، مما سمح بتفسير احتمالي لاحق لوظيفة الموجة (والذي يصف حجم احتمالية العثور على شخص). الفضاء) ، بواسطة ماكس بورن.

هذا يعني أنه بفضل مبدأ اللايقين لهايزنبرغ ، من الممكن دراسة موضع الإلكترون أو زخمه على نحو احتمالي ، ولكن ليس كلاهما. هذا هو النموذج الذري الحالي اعتبارًا من أوائل العقد الأول من القرن الحادي والعشرين ، مع بعض الإضافات التي تمت لاحقًا. يطلق عليه "نموذج الموجة الكمومية".

النموذج الذري الكمي

النموذج الكمي ، الذي تم تطويره خلال القرن العشرين ، هو الأكثر تعقيدًا وحداثة. يعتمد على نظرية ميكانيكا الكم ويصف الذرة على أنها سحابة احتمالية حيث لا تتبع الإلكترونات مدارات دقيقة ، بل بالأحرى توجد في مناطق من الفضاء ذات احتمالية أعلى لوجودها. سمح هذا النموذج بفهم أعمق للإلكترونات وسلوكها ، وفتح الباب للتقدم في الكيمياء والفيزياء الحديثة.

آمل أن تتمكن من خلال هذه المعلومات من معرفة المزيد حول ماهية النماذج الذرية وأنواع النماذج التي كانت موجودة عبر التاريخ.