حل الاسئلة على تطور النموذج الذرى by : alomda60@yahoo.com

اولا الاسئلة المقالية : المسائل

1 - احسب نصف قطر المدار الثانى للالكترون فى ذرة الهيدروجين بناء على نموذج بور ، احسب سرعة الالكترون فى هذا المدار ؟

*** فى نفس المسألة احسب طاقة الالكترون الكلية فى هذا المدار ؟

2- احسب طول موجة الفوتون المنبعث من ذرة الهيدروجين كى ينتقل الالكترون من المدارالثالث الى المدار الثانى ؟

احسب الطاقة اللازمة لاثارة ذرة الهيدروجين كى ينتقل الكترونها من المدار الثانى الى المدار الرابع ؟

المطلوب أولا : الطول الموجى للفوتون المنبعث عندما ينتقل الالكترون من المدار الثالث الى المدار الثانى

توجد ثلاث طرق لحل المسألة

3- فى ذرة الهيدروجين. اعتمادا على نموذج بور احسب ما يلى :

أولا : نصف قطر المدار الثالث للالكترون وسرعة الالكترون فيه

ثانيا : الطاقة الكلية للالكترون فى هذا المدار

ثالثا : طول موجة الفوتون المنبعث من الذرة عندما ينتقل الالكترون من المدار الثالث الى المدار الاول

*** الحل ***

ثانيا الاسئلة المقالية

1- وضح نموذج طومسون. ثم بين السبب الذى دفع رذرفورد الى وضع نموذج آخر مخالف له ؟

نموذج طومسون

  1. الذرة كرة مصمتة رقيقة الجدار مشحونة بشحنة موجبة.

  2. تتوزع بانتظام داخل الذرة الكترونات سالبة الشحنة ......

  3. الذرة متعادلة كهربائيا لان الشحنات الموجبة تساوى السالبة

*** ملاحظات على نموذج طومسون

  • الذرة كتلة كروية مصمتة

  • تتوزع الشحنات بانتظام داخل الذرة

  • لا يوجد تركز للشحنات فى منطقة معينة

**** السبب الذى دفع رذرفورد الى وضع نموذج مخالف :

  • نتائج تجربة رذرفورد حيث وجد أن

  1. معظم جسيمات الفا مرت من شريحة الذهب دون أن تتأثر طاقتها الحركية اذا الذرة ليست مصمتة بل فراغ هائل

  2. نسبة ضئيلة من جسيمات الفا انحرفت بزوايا مختلفة وبعضها ارتد اذا الشحنات الموجبة تتركز فى حيز صغير جدا

2- اذكر الفروض التى وضعها رذرفورد مستندا على نتائج تجربته المتعلقة بتشتت دقائق الفا ؟

* نموذج رذرفورد ( النموذج النووى للذرة )

  1. الذرة معظمها فراغ

  2. كتلة الذرة تتركز فى حيز صغير جدا ( النواة ) يحمل كل الشحنة الموجبة

  3. تنتشر الشحنات السالبة ( الألكترونات ) على مسافات كبيرة حول النواة

3- توقع رذرفورد مرور دقائق الفا عبر الصفيحة الرقيقة دون أن تعانى انحرافات كبيرة وضح سبب ذلك ؟

*** الاسباب

  • افتراض طومسون أن الشحنات الموجبة والسالبة تتوزع بانتظام داخل الذرة وعدم وجود نقاط تتركز فيها الشحنات

  • افتراض طومسون أن الذرة تتكون من كتلة كروية متجانسة

4 - ما عيوب نموذج رذرفورد ؟

*** العيوب

1- الذرة ليست متزنة ميكانيكيا * التفسير

( أ ) بفرض أن الالكترون ساكن ( النواة الموجبة تقوم بجذب الالكترونات السالبة وتلتحم بالنواة وتتعادل )

( ب ) اذا كانت الالكترونات تدور حول النواة فى مسار دائرى

تنشأ قوة مركزية ويتحرك الالكترون بتسارع مركزى ويكون مع النواة ثنائى متذبذب يشع أمواجا كهرومغناطيسية ويدور فى مسار حلزونى الى أن يسقط فى النواة

2 - لم يفسر الطبيعة الطيفية ( الطيف الخطى ) ** التفسير

بما أن الالكترون يدور حول النواة ويكون معها زوجا متذبذبا. اذا الذرة تشع طيف مستمر متغير فى التردد والطول الموجى وتتناقص طاقته تدريجيا ، وهذا يتناقض مع نتائج التجارب العملية التى تثبت أن الذرات تشع طيف خطى له طول موجى محدد بدقة

5 - قارن بين متسلسلة ليمان ومتسلسلة بالمر ومتسلسلة باشن ؟

وجه المقارنة

متسلسلة ليمان

متسلسلة بالمر

متسلسلة باشن

التعريف

مجموعة خطوط الطيف التى يتم الحصول عليها عندما يعود الكترون ذرة الهيدروجين المثارة الى المستوى الاول

مجموعة خطوط الطيف التى يتم الحصول عليها عندما يعود الكترون ذرة الهيدروجين المثارة الى المستوى الثانى مجموعة خطوط الطيف التى يتم الحصول عليها عندما يعود الكترون ذرة الهيدروجين المثارة الى المستوى الثالث
المجال

الاشعة فوق البنفسجية

الضوء المرئى

الاشعة تحت الحمراء

التردد

اعلى

اقل من ليمان

أقل من بالمر

الطول الموجى

أقصر

أكبر من ليمان

أكبر من بالمر

القانون

6 - اذكر فروض بور الثلاثة ؟

  • الفرض الأول : يتحرك الالكترون حول النواة فى مدارات ثابتة لها أنصاف أقطار محددة ويحمل طاقات محددة لايمتص ولا يشع طاقة.

  • الفرض الثانى : كمية التحرك الزاوى للالكترون كمية مكممة تساوى مضاعفات صحيحة للمقدار

  • الفرض الثالث : عندما يقفز الالكترون من أحد المدارات المسموح بها الى مدار اخر أقرب الى النواة تقوم الذرة باشعاع كم طاقة فوتون - على شكل اشعاع يحدد تردده بقاعدة بلانك

7 - اشرح كيف استطاعت نظرية بور تفسير كامل طيف ذرة الهيدروجين بدقة بالغة ؟ وتفسير متسلسلات ( ليمان - بالمر - باشن )

** مدخل تاريخى فى عام 1885 م وضع العالم السويسرى بالمر قانونا محددا لترتيب خطوط الطيف لذرة الهيدروجين وأثبت أنه يمكن حساب أطوال الموجات المناظرة لخطوط القسم المرئى من الطيف من العلاقة التى تكتب فى الوقت الحاضر بالشكل حيث n عدد أكبر من 2 ووجد فى طيف الهيدروجين بعد ذلك سلاسل اخرى من الخطوط يتم الحصول عليها باستبدال 2 بعدد صحيح متسلسلة ليمان أو متسلسلة باشن ***

لقد تم اثبات أن الذرات الاخرى لها طبيعة مماثلة فى ترتيب الخطوط الطيفية ولكن بصورة أكثر تعقيدا ، ولم تستطع الفيزياء الكلاسيكية تفسير هذه النتائج التجريبية ، وأيضا لم يستطع نموذج رذرفورد - المبنى على الفيزياء الكلاسيكية - تفسير الطبيعة الطيفية وتفسير وجودالخطوط الطيفية أساسا ، أى أطوال موجات الاشعاع المحددة بدقة وامتصاص الذرات ، وكما نعرف أيضا لم يفسر استقرار الذرة نفسها

وجاء بور ( أحد أبرز علماء الفيزياء فى القرن العشرين -عالم دانماركى - ) وأدخل افكار نظرية الكم فى نموذج رذرفورد للذرة ووضع فى عام 1913 م فروض بور الثلاثة وهكذا لم يمتنع بور عن تطبيق قوانين الفيزياء الكلاسيكية على الذرة ، بل وضع عليها قيودا تنحصر فى الربط الكمى للمدارات وتفسير استقرار الذرة وبناء على فروض بور نستنتج

  1. مقدار كم الطاقة الذى تشعه الذرة عند انتقالها من احدى الحالات المستقرة الى حالة أخرى =الفرق بين قيمتى طاقة الذرة فى الحالتين أى حيث m المدار البعيد ، n المدار القريب من النواة

  2. ويحسب الطول الموجى للاشعاع من العلاقة حيث أن قيمة الثابت k/hc = ثابت ريدبرج R

  3. تطابقت نتائج بور النظرية مع الاطوال الموجية للطيف الخطى للهيدروجين فى متسلسلات بالمر وليمان وباشن

  الفيزياء     المدرس العربي