القائمة الرئيسية

الصفحات

ما هي السحابة الالكترونية

 ماهي السحابه الالكترونيه و تعريف السحابة الالكترونية, سنقدم اليوم لك بشكل مفصل كل ما يخص برنامج السحابه وحلول السحابة على عدة , شاكلأت متنوعة ستقدم لك كل ما تريد معرفته .



ما هي  نموذج السحابة الإلكترونية؟

كان أوائل القرن العشرين وقتًا ميمونًا جدًا للعلوم السحابة الالكترونية بالإضافة إلى ولادة إرنست رذرفورد ونيلز بور للنموذج القياسي لفيزياء الجسيمات ، كانت أيضًا فترة من الاختراقات في مجال ميكانيكا الكم. بفضل الدراسات المستمرة حول سلوك الإلكترونات ، بدأ العلماء في اقتراح نظريات تتصرف بموجبها هذه الجسيمات الأولية بطرق تتحدى الفيزياء الكلاسيكية النيوتونية.

أحد الأمثلة على ذلك هو نموذج سحابة الإلكترون الذي اقترحه إروين شرودينجر. بفضل هذا النموذج ، لم تعد تُصور الإلكترونات على أنها جسيمات تتحرك حول نواة مركزية في مدار ثابت. بدلاً من ذلك ، اقترح شرودنجر نموذجًا يمكن للعلماء بموجبه فقط إجراء تخمينات متعلمة لمواقع الإلكترونات. ومن ثم ، لا يمكن وصف مواقعها إلا على أنها جزء من "سحابة" حول النواة حيث من المحتمل أن توجد الإلكترونات.

الفيزياء الذرية للقرن العشرين:

تأتي أقدم الأمثلة سحابة الكترونية المعروفة للنظرية الذرية من اليونان القديمة والهند ، حيث افترض فلاسفة مثل ديموقريطوس أن كل المادة تتكون من وحدات صغيرة غير قابلة للتجزئة وغير قابلة للتدمير. تمت صياغة مصطلح "الذرة" في اليونان القديمة وأدى إلى ظهور مدرسة الفكر المعروفة باسم "الذرية". ومع ذلك ، كانت هذه النظرية مفهومًا فلسفيًا أكثر من كونها علمية.


ذرات وجزيئات مختلفة كما هو موضح في نظام جديد للفلسفة الكيميائية لجون دالتون (1808). الائتمان: المجال العام

لم يتم التعبير عن نظرية الذرات كمسألة علمية حتى القرن التاسع عشر ، مع إجراء التجارب الأولى القائمة على الأدلة. على سبيل المثال ، في أوائل القرن التاسع عشر الميلادي ، استخدم العالم الإنجليزي جون دالتون مفهوم الذرة لشرح سبب تفاعل العناصر الكيميائية بطرق معينة يمكن ملاحظتها ويمكن التنبؤ بها. من خلال سلسلة من التجارب التي شملت الغازات ، واصل دالتون تطوير ما يعرف باسم نظرية دالتون الذرية .

توسعت هذه النظرية في قوانين المحادثة ذات النسب الكتلية والمحددة وانخفضت إلى خمسة مقدمات: العناصر ، في أنقى حالتها ، تتكون من جسيمات تسمى الذرات ؛ ذرات عنصر معين كلها متشابهة ، حتى آخر ذرة ؛ يمكن التمييز بين ذرات العناصر المختلفة من خلال أوزانها الذرية ؛ تتحد ذرات العناصر لتكوين مركبات كيميائية ؛ لا يمكن إنشاء الذرات أو تدميرها في تفاعل كيميائي ، بل يتغير التجمع فقط.

اكتشاف الإلكترون:

بحلول أواخر القرن التاسع عشر ، بدأ العلماء أيضًا في وضع نظرية أن الذرة مكونة من أكثر من وحدة أساسية واحدة. ومع ذلك ، غامر معظم العلماء بأن هذه الوحدة ستكون بحجم أصغر ذرة معروفة - الهيدروجين. بحلول نهاية القرن التاسع عشر ، تغير بشكل جذري بفضل الأبحاث التي أجراها علماء مثل السير جوزيف جون طومسون.


من خلال سلسلة من التجارب باستخدام أنابيب أشعة الكاثود (المعروفة باسم أنبوب كروكس ) ، لاحظ طومسون أن أشعة الكاثود يمكن أن تنحرف عن طريق المجالات الكهربائية والمغناطيسية. وخلص إلى أنه بدلاً من أن تكون مكونة من ضوء ، فإنها تتكون من جسيمات سالبة الشحنة أصغر بمقدار واحد مرة وأخف وزنًا بمقدار 1800 مرة من الهيدروجين.

ما هي السحابة الالكترونية
نموذج بلوم بودينج للذرة اقترحه جون دالتون. الائتمان: britannica.com

هذا دحض بشكل فعال فكرة أن ذرة الهيدروجين كانت أصغر وحدة في المادة ، وذهب طومسون أبعد من ذلك ليقترح أن الذرات قابلة للقسمة. لشرح الشحنة الإجمالية للذرة ، والتي تتكون من كل من الشحنات الموجبة والسالبة ، اقترح طومسون نموذجًا يتم بموجبه توزيع "الجسيمات" سالبة الشحنة في بحر موحد من الشحنة الموجبة - يُعرف باسم نموذج بلوم بودينغ .

سميت هذه الجسيمات لاحقًا باسم "الإلكترونات" ، بناءً على الجسيم النظري الذي تنبأ به الفيزيائي الأنجلو-إيرلندي جورج جونستون ستوني في عام 1874. ومن هذا ، وُلد نموذج بلوم بودينغ ، الذي سمي بهذا الاسم لأنه يشبه إلى حد بعيد الصحراء الإنجليزية التي تتكون من كعكة البرقوق والزبيب. تم تقديم هذا المفهوم للعالم في إصدار مارس 1904 من المجلة الفلسفية في المملكة المتحدة ، وحظي بإشادة واسعة.


تطوير النموذج القياسي:

كشفت التجارب اللاحقة عن عدد من المشاكل العلمية مع نموذج Plum Pudding. بالنسبة للمبتدئين ، كانت هناك مشكلة إثبات أن الذرة تمتلك شحنة خلفية موجبة موحدة ، والتي أصبحت تُعرف باسم "مشكلة طومسون". بعد خمس سنوات ، تم دحض النموذج من قبل هانز جيجر وإرنست مارسدن ، الذين أجروا سلسلة من التجارب باستخدام جسيمات ألفا ورقائق الذهب - ويعرف أيضًا باسم. تجربة رقائق الذهب ".

في هذه التجربة ، قاس جيجر ومارسدن نمط تشتت جسيمات ألفا باستخدام شاشة فلورية. إذا كان نموذج طومسون صحيحًا ، فإن جسيمات ألفا سوف تمر عبر التركيب الذري للرقائق المعدنية دون عوائق. ومع ذلك ، فقد لاحظوا بدلاً من ذلك أنه في حين أن معظمهم أطلقوا النار مباشرة ، فإن بعضهم كان مبعثرًا في اتجاهات مختلفة ، وبعضهم يعود في اتجاه المصدر.

ما هي السحابة الالكترونية
تصوير للتركيب الذري لذرة الهليوم. الائتمان: المشاع الإبداعي

استنتج جيجر ومارسدن أن الجسيمات واجهت قوة إلكتروستاتيكية أكبر بكثير من تلك التي يسمح بها نموذج طومسون. نظرًا لأن جسيمات ألفا هي مجرد نوى هيليوم (مشحونة بشحنة موجبة) ، فهذا يعني أن الشحنة الموجبة في الذرة لم تكن مشتتة على نطاق واسع ، ولكنها مركزة في حجم صغير. بالإضافة إلى ذلك ، فإن حقيقة أن تلك الجسيمات التي لم تنحرف مرت دون عوائق تعني أن هذه المساحات الإيجابية مفصولة عن طريق خلجان شاسعة من الفضاء الفارغ.


بحلول عام 1911 ، فسر الفيزيائي إرنست رذرفورد تجارب جايجر-مارسدن ورفض نموذج طومسون للذرة. بدلاً من ذلك ، اقترح نموذجًا تتكون فيه الذرة من مساحة فارغة في الغالب ، مع تركيز كل شحنتها الموجبة في مركزها في حجم صغير جدًا ، محاط بسحابة من الإلكترونات. أصبح هذا معروفًا باسم نموذج رذرفورد للذرة.

أدت التجارب اللاحقة التي أجراها أنطونيوس فان دن بروك ونيلز بور إلى تحسين النموذج بشكل أكبر. بينما اقترح Van den Broek أن العدد الذري لعنصر ما مشابه جدًا لشحنته النووية ، اقترح الأخير نموذجًا يشبه النظام الشمسي للذرة ، حيث تحتوي النواة على العدد الذري للشحنة الموجبة وتحيط بها متساوية. عدد الإلكترونات في الأصداف المدارية (المعروف أيضًا باسم نموذج بوهر ).

نموذج سحابة الإلكترون:

خلال عشرينيات القرن الماضي ، انبهر الفيزيائي النمساوي إروين شرودنجر بنظريات ماكس بلانك وألبرت أينشتاين ونيلز بور وأرنولد سومرفيلد وغيرهم من الفيزيائيين. خلال هذا الوقت ، شارك أيضًا في مجالات النظرية والأطياف الذرية ، حيث أجرى أبحاثًا في جامعة زيورخ ثم جامعة فريدريش فيلهلم في برلين (حيث خلف بلانك في عام 1927).


ما هي السحابة الالكترونية
مفهوم الفنان لنموذج Electron Cloud ، الذي وصف الموقع المحتمل لمدارات الإلكترون بمرور الوقت. الائتمان: بيرسون برنتيس هول

في عام 1926 ، تناول شرودنغر مسألة الوظائف الموجية والإلكترونات في سلسلة من الأوراق. بالإضافة إلى وصف ما سيُعرف باسم معادلة شرودنجر - وهي معادلة تفاضلية جزئية تصف كيف تتغير الحالة الكمومية لنظام كمي بمرور الوقت - استخدم أيضًا معادلات رياضية لوصف احتمالية العثور على إلكترون في موضع معين .

أصبح هذا أساس ما سيُعرف باسم نموذج سحابة الإلكترون (أو ميكانيكي الكم) ، بالإضافة إلى معادلة شرودنجر. استنادًا إلى نظرية الكم ، التي تنص على أن كل مادة لها خصائص مرتبطة بوظيفة موجية ، يختلف نموذج سحابة الإلكترون عن نموذج بور من حيث أنه لا يحدد المسار الدقيق للإلكترون.

بدلاً من ذلك ، فإنه يتنبأ بالموضع المحتمل لموقع الإلكترون بناءً على دالة الاحتمالات. تصف دالة الاحتمال أساسًا منطقة تشبه السحابة حيث من المحتمل أن يوجد الإلكترون ، ومن هنا جاء الاسم. حيثما تكون السحابة كثيفة ، يكون احتمال العثور على الإلكترون أكبر ؛ وحيث تقل احتمالية وجود الإلكترون ، تكون السحابة أقل كثافة.


تُعرف هذه المناطق الكثيفة باسم "مدارات الإلكترون" ، لأنها الموقع الأكثر احتمالاً حيث يوجد إلكترون في المدار. بتوسيع هذا النموذج "السحابي" إلى مساحة ثلاثية الأبعاد ، نرى قضيبًا أو ذرة على شكل زهرة (كما في الصورة في الأعلى). هنا ، المناطق المتفرعة هي المناطق التي من المرجح أن نجد فيها الإلكترونات.


بفضل عمل شرودنجر ، بدأ العلماء في فهم أنه في عالم ميكانيكا الكم ، كان من المستحيل معرفة الموقع الدقيق وزخم الإلكترون في نفس الوقت. بغض النظر عما يعرفه الراصد في البداية عن الجسيم ، يمكنه فقط التنبؤ بموقعه أو زخمه التالي من حيث الاحتمالات.

لن يتمكنوا في أي وقت من التأكد من أي منهما. في الواقع ، كلما عرفوا المزيد عن زخم الجسيم ، قلّت معرفتهم بموقعه ، والعكس صحيح. هذا ما يُعرف اليوم باسم "مبدأ عدم اليقين".


لاحظ أن المدارات المذكورة في الفقرة السابقة تتكون من ذرة هيدروجين (أي بإلكترون واحد فقط). عند التعامل مع الذرات التي تحتوي على عدد أكبر من الإلكترونات ، تنتشر المناطق المدارية الإلكترونية بالتساوي في كرة كروية ضبابية. هذا هو المكان الأنسب لمصطلح "سحابة إلكترونية".

تم الاعتراف بهذه المساهمة عالميًا باعتبارها واحدة من المساهمات المهمة من حيث التكلفة في القرن العشرين ، والتي أدت إلى ثورة في مجالات الفيزياء وميكانيكا الكم وفي الواقع جميع العلوم. من الآن فصاعدًا ، لم يعد العلماء يعملون في كون يتميز بمطلقات من الزمان والمكان ، ولكن في عدم اليقين الكمي والنسبية الزمانية والمكانية!

برنامج السحابة  في النهاية هاذا ما استطعنا جمعه, من معلومات عن السحابة الخاصة برنامج السحابه , وكذالك قدمنا بعض من المعلومات عن السحابه الالكترونيه , اذا اردتم المزيد من حلول السحابة الرجا اخبرنا بتعليق.




تعليقات