فيزياء الكم فضت النزاع

[hesham samir]

الحمدلله والصلاة والسلام على رسول الله وعلى آله وصحبه أجمعين
جااءت فيزيا الكم لفض النزاع بين نظريتين كل منهما لها ثقلها في الفيزياء الذرية ( التي تبحث في فيزياء الذرة ) والاخري في الميكانيكا الكلاسيكية القائمة علي قوانين ميكانيكا نيوتن .... اما التي تبحث في فيزياء الذرة كانت التصور الرائع للعالم رذرفورد الذي وصف فيه تصوره لبنية الذرة والاخري كانت للعالم ماكسويل التي بناها علي قوانين الميكانيكا الكلاسيكية لنيوتن
جاء تصور رذرفورد لبنية الذرة يحمل الينا الفروض التالية
1-الذرة ... رغم صغرها المتناهي فهي معقدة التركيب وتشبه في تكوينها المجموعة الشمسيه فهي تتركب من نواة مركزية تدور حولها الالكترونات في في مدارات دائرية
2-النواة ....هي اصغر كثيرا من الذرة وتتركز فيها معظم كتلة الذرة كما انها تحمل الشحنة الموجبة وقد اعتقد رذرفورد وجود مسافات شاسعة بين النواة والمدارات التي تدور فيها الالكترونات مما يدل علي ان الذرة ليست مصمتة
3-الالكتونات لها الخصائص التالية من (وجهة نظر رذرفورد )1- كتلتها ضئيلة جدا اذا ما قورنت بكتلة النواة
2- جميع الشحنات السالبة للالكترونات تساوي الشحنة الموجبة التي تحملها النواة ( يعني الذرة متعادلة كهربيا )
3- تدور هذه الالكترونات حول النواة في مدارات خاصة وبسرعة كبيرة وتنشأ نتيجة احتلاف الشحنات بين النواة
والالكترونات قوة جذب مركزي الا انها تستمر في الدوران في مداراتها بفضل قوة تعادل الجذب المركزي في
المقدار وتعاكسها في الاتجاة طبعا هي قوة الطرد المركزي
احسنت يا رذر فورد ولكن .............. في الحقيقة اجد هذا التصور رائعا خصوصا عند تعاملنا مع بحث في صغر الذرة
لقد تعارض هذا التصور مع ما جاء به ماكسويل حيث يجزم ماكسويل ان الانظمة التي تشبه تصور رذرفورد للتركيب الذري مصيرها الفناء
اني لك هذا يا ماكسويل ؟؟؟؟ جاء ماكسويل بنظريته التي نتجت عن قوانين ميكانيكا نيوتن الكلاسيكية تقول
اذا تحرك جسم في مسار دائري وكان مشحونا بشحنة كهربيةفان هذا الجسم يفقد جزءا من طاقته تدريجيا عن طريق انبعاث اشعاعات يصدرها هذا الجسم وبالتالي فا نصف قطر المدار الذي يدور فيه سوف يقل تدريجيا وبالتالي فان الجسم سياخذ مسارا حلزونيا ( يقصد ماكسويل بهذا الجسم الالكترون بالطبع بما انه يدور في مدار دائري وايضا مشحون بشحنة كهربية ) مما يؤدي الي سقوطه في النواة في نهاية الامر عندما يفقد كل طاقته... و بالطبع فان المنظومة الذريه تفني وهو ما لا يحدث
التعارض واضح جدا بين ميكانيكا نيوتن الكلاسيكية وتصور رذرفورد لبنية الذرة فيما يختص بدراسة حركة الالكترونات حول النواة
ولكن دعنا نتوقف لنراجع انفسنا وما ادي الي هذا التعارض الواضح ......
هل من الصحيح التاثير بنظرية ماكسويل علي الكترونات رذرفورد ؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟
من هنا جاءت فيزيــــــــــــــــــــــــــــاء الكــــــــــــــــــــم
فض النزاع بين هذين العظيمين رذرفورد وماكسويل
العالم بور الذي قام بتطوير نموذج رذرفورد لبنية الذرة ولم يؤثر علي فروض رذرفورد بفروض الميكانيكا الكلاسيكية كما فعل ماكسويل حيث من الملاحظ ان الميكانيكا الكلاسيكيه تتعامل نع الاجسام الكبيرة نسبيا
ولن اعيد فروض بور كلها الا انني ساوضح ما اضافه بور علي نموذج رذرفورد الذري
1- تتحرك الالكترونات حول النواه بسرعة كبيرة جدا دون ان تفقد او تكتسب اي قدر من الطاقة
2- مستويات الطاقة محددة وثابتة وغير مسموح للالكترونات بالتواجد في الفراغات بين هذه المستويات
3- طاقة الالكترون علي حسب المدار الذي ينتمي اليه او بمعني ادق حسب بعد مداره عن مركز الذرة (النواة )... عدد الكم الرئيسي
4- لا يكتسب الالكترون الا قدرا محددا من الطاقة يسمي (كوانتم )عن طريق اكتساب حرارة مثلا ويقال عندئذ ان الذرة مثارة وينتقل الالكترون الي مستوي طاقة اعلي يحدده الكوانتم الذي اكتسبة لكنه يعود الي مستوي طاقته الاصلي بعدما يفقد هذا الكوانتم علي شكل طيف
وبذلك يكون بور قد ادخل فكرة الكــــــــــــــــــــــــــــــــــــــم في تحديد طاقة الالكترونات لاول مرة
وقد اكد ان الالكترونات اثناء دورانها حول النواة في ( ( ( الحالة المستقرة ) ) ) لا تشع طاقة وبالتالي لن يفني النظام الذري
احسنت يا بور ولكن .......
اكتفي بهذا القدر علي ان اعود مرة اخري لتوضيح قصور نظرية بور والحاجة الي
1- الطبيعة المزدوجة للالكترون
2- مبدا عدم التاكد لهايزنبرج
3- معادلة شرودنجرالموجية

[متفيزقة مبدعة]

رائع جدا اخوي

وننتظر عودتك لأيضاح قصور النظرية

شكرا لك

[hesham samir]

وبذلك يكون بور قد ادخل فكرة الكــــــــــــــــــــــــــــــــــــــم في تحديد طاقة الالكترونات لاول مرة
وقد اكد ان الالكترونات اثناء دورانها حول النواة في ( ( ( الحالة المستقرة ) ) ) لا تشع طاقة وبالتالي لن يفني النظام الذري
احسنت يا بور ولكن .......
ال هنا كنا قد توقفنا
اعتذر عن طول الغياب ولكن لكل منا عذره والشكر كله للمتفيزقة المبدعة علي المرور الكريم
اما عن قصور نظرية بور فحديثنا يتتابع فبالرغم من الجهود الكبيرة التي بذلها بور الا ان الحسابات الكمية للنظرية لم تتوافق مع نتائج تجريبية كثيرة مما جعل للنظرية معارضين ومن اهم ما عاب عليه المعارضون ان النموذج الذي وضعه بور كان ينصب اساسا علي ذرة الهيدروجين لانها من ابسط النظم الذرية نعم قام بور بتفسير خطوط الطيف للهيدروجين ولكنه عجز عن تفسير اطياف العناصر الاخري حتي الهيليوم الذي تحتوي ذرته علي الكترونين فقط
كما ان بور اعتبر ان الالكترون جسيم مادي ولم يعتبر خواصه الموجية
وافترض ان يمكن تعيين مكان وسرعة الالكترون معا بالدقة المطلوبة وكلنا يعرف ان هذا يستحيل عمليا ( مبدا عدم التاكد لهايزنبرج ) وعلة ذلك هو الجهاز المستخدم في القياس الذي يضيف طاقة للالكترون ويغير من سرعته وهو ما يشكك في نتائج القياس
اما الاخير فهو فرضية بور بدائرية واستواء مسار الالكترون ( مسار دائري ومستو ) مما يعطينا تصور بان ذرة الهيدروجين مسطحة وقد اثبت العلماء ان لها اتجاهات فراغية
نحن ندرك الان قصور نظرية بور ولابد لنا ان نكمل مسيرته حتي نتوصل الي التركيب الذري الحقيقي

[hesham samir]

لكي نكمل ما بداه بور وجب علينا ان نصحح المفاهيم ولابد هنا ان نذكر ( النظرية الذرية الحديثة )
وتصحيح المفاهيم يستوجب منا التعديلات .... تعديلات في نموذج بور
واهم التعديلات 1- طبيعة الالكترون المزدوجة فلقد تجاهلها بور في فرضيته
2- مبدأ عدم التأكد لهايزنبرج فلقد اكد بور علي امكانية تعيين السرعة والمكان و هذا المبدأ يقول بغير ذلك
3- يجب ان نحصل علي معادلة تصف حركة الالكترون الموجية وتحدد اشكال الحركة وطاقة الحركة

[hesham samir]

وللحديث بقية ............................

[aljjdiai]

نحن في انتظارك ...
وجزيت خيرا يأخ هشام

[hesham samir]

الفيزيائيين الافاضل مرحبا من جديد والشكر لك يا اخي علي المرور الكريم
نتوقف لحظة لنراجع معلوماتنا .. هل فعلا فيزياء الكم فضت النزاع ؟؟
فرضية بور الكمية فضت النزاع فعلا بين رذرفورد وماكسويل ولكن بور نفسه لا ينازع احدا ولكن نظريته تحتاج الي التنقيح وهو ما جعلنا نذهب لما اطلقنا عليه ( النظرية الذرية الحديثة )
وجاء فيها عن طبيعة الالكترون المزدوجة مايلي : كلنا كان يتصور ان الالكترون ما هو الا جسيم صغير سالب الشحنة ( نعم هو كذلك ولكن ..)
للالكترون طبيعة مزدوجة يعني جسم مادي له شحنة سالبة + ايضا له خواص موجية
ولكي نوضح اكثر فمعني ذلك ان كل جسيم متحرك مثل الالكترون او نواة الذرة او الجزئ ( الجزئ اكبر من الذرة ) تصاحبه حركة موجية ولابد هنا ان نفرق بين نوعين من الموجات ( الموجات المادية وهي ما نتحدث عنه الان ) والموجات الكهرومغناطيسية
والفرق بينهما يتضح في ان الموجات المادية تتحرك بسرعة اقل من سرعة الضوء اما الكهرومغناطيسية فهي تتحرك بسرة الضوء
كما ان الموجات المادية لا تنفصل عن الجسم المتحرك وبذلك يكون مأخوذا في اعتبار الفيزيائيين طبيعة الالكترون المزدوجة

اما ما جاء في النظرية الذرية الحديثة عن مبدأ عدم التأكدهو ما توصل اليه ( هايزنبرج ) باستخدام ميكانيكا الكم من ان تحديد سرعة ومكان الالكترون معا في وقت واحد يستحيل عمليا ولا نستطيع ان نجزم بدقة النتائج التي حصلنا عليها بالقياس
ولكن يمكننا القول باحتمالية ( كبيرة او صغيرة ) وجود الالكترون في مكان معين

اما عن المعادلة التي تصف حركة الالكترون الموجية وتحدد اشكال الحركة وطاقة الحركة فقد تمكن ( شرودنجر ) في زمن ليس بالبعيد منا ( عام 1926 ) من وضع المعادلة الموجية التي يمكن تطبيقها علي حركة الالكترون في الذرة والتي امكن بحلها ايجاد مستويات الطاقة المسموح بها وايضا يمكن تحديد مناطق الفراغ حول النواة التي يتوايد فيها احتمال تواجد الالكترونات وذلك في كل مستوي من مستويات الطاقة

[hesham samir]

وفي الحقيقة لابد ان يكون معلوما لدينا ان معادلة شرودنجر هذة قلبت الدنيا راسا علي عقب وهي اهم ما جاء من تعديلات في نموذج بور الذري فقد غيرت المفهوم لدي الجميع عن حركة الالكترونات حول النواة فبعد ان كنا نعتقد بان الالكترونات تسير في مدارات محددة لا يمكن ان تخرج عنها و المناطق بين هذه المدارات هي مناطق محرمة علي الالكترونات ( الم يقل بور ذلك ... ) اما الان فان تعبير ( اوربيتال ) ادق بدلا من ( مدار ) واذا اردتني ان اصف لك الاوربيتال فسوف اقول لك ( يا عزيزي الاوربيتال ما هو الا سحابة الكترونية ) لكي اعبر عن احتمالية تواجد الالكترونانت في منطقة ما من الفراغ الموجود حول نواة الذرة
عندما تحل معادلة شرودنجر حلا رياضيا فانها تعطي اربع اعداد يطلق عليها الفيزيائيون اعداد الكم ...............
وللحديث بقية عن اعداد الكم هذه و ما قصدته بقولي ( سحابة الكترونية ) عندما وصفت لك الاوربيتال
الي اللقــــــاء

[الحارث]

بارك الله فيك
ويعطيك العافية

[zanobya]

شكرا جدًا الموضوع افادني بجد
بس هو انت جايبة من منهج تانية ثانوي؟

[hesham samir]

شكرا جدًا الموضوع افادني بجد
بس هو انت جايبة من منهج تانية ثانوي؟


اهلا بيك وشكرا علي مرورك
انا قرأت عن الموضوع في مصادر كتير اهمهم هذا المنتدي الرائع
ويكفيني انك استفدت وان كان لي في ذلك شيئ فهو فضل الله علي

[متفيزقة مبدعة]

يعطيك العاآآآفية ...:):)

[hesham samir]

[SIZE="5"]الفيزيائيين الافاضل مرحبا بكم من جديد
قبل ان نتكلم عن الاوربيتال واعداد الكم التي اجدها حقا واضحة في ذهني ولعلي منبهر بها ايضا فقلما تشعر بهذا الاحساس الذي ينتابك عندما تعرف شيئا له دقة اعداد الكم في وصف ما يحدث في نظام انت اصلا لا تراه ( فكل من يدرك ما لاعداد الكم من فضل في وصف النظام الذري وتصنيف العناصر والتنبؤ بمسارها الكيميائي والفيزيائي علي السواء واقصد بمسارها الكيميائي والفيزيائي خواصها الكيميائية والفيزيائية كل من يدرك هذا لابد له ان يرفع القبعة احتراما لشرودنجر وما اتت به معادلته الموجية التي كنا قد احتجنا اليها لكي نقوم بتعديلات نظام بور الذري )
قبل الحديث عن الاوربيتالات واعداد الكم اود ان اطرح تساؤولا علي بلانك الذي كمم الطاقة
لقد غيرت مفهوم الطاقة يا سيد بلانك ولكن هل طيف الاشعاع الذي فسرته و وصفت طبيعته نتج عن حاجة الجسم الاسود للوصول الي (( الاتزان الحراري )) ام الي (( الاتزان الديناميكي )) ؟؟؟؟؟
سافرد محتويات حقيبتي ولعلي اجد فيها الاجابة
في البداية لابد لنا ان نفرق بين هاتين الحالتين من الاتزان
الاتزان الحراري هو ما تحاول ان تصل اليه الاجسام التي تزيد درجة حرارتها عن درجة حرارة الوسط المحيط بها
اما الاتزان الديناميكي فقد سمعت عنه مرتين الاول عندما تحدث احدهم امامي عن التفاعلات الكيميائية وقد ذكر الاتزان الكيميائي الديناميكي ولعلي اذكر انه قال (( حالة النظام عندما تثبت تركيزات المواد المتفاعلة والمواد الناتجة، وبالتالي تكون سرعة التفاعل الأمامي مساوية لسرعة التفاعل العكسي. ))
ليس هذا ما نقصده اما المرة الاخري فعندما تحدث احدهم ايضا امامي عن الاهتزازات (( لعلنا قد اقتربنا من مرادنا ))
وقد يحق لك ان تسال ما علاقة الاهتزازات بما يفعله بلانك اننا نتحدث عن تكيم الطاقة وليس عن ماكينة في مصنع او جاك هامر
ولكن الجسم الذي له درجة حرارة تزيد عن درجة حرارة الوسط المحيط فان الكتروناته لها ( طاقة حركة ) اكبر من مثيلاتها في جسم اخر لا تختلف درجة حرارته عن درجة حرارة الوسط المحيط به ( يعني في حالة اتزان )
ولما كانت طاقة الحركة كبيرة فان الالكترونات تتذبذب وبالتالي ولما كانت تتذبذب فان لها تردد ولما كان لها تردد وهو في الحقيقة تردد عالي نتيجة سرعة حركة الالكترونات فان بلانك قد افترض ان الاشعاع المنبعث من الجسم الاسود ناتج من هذه الاهتزازات وقد قالت الفيزياء التقليدية ان طاقة الالكترونات المتذبذبة ليس لها قيم محددة بل يمكنها ان تاخذ اي قيمة
وجاء بلانك ليضع امامنا هذه المعادله E=nhv
وهي تقول ان طاقة الالكترون المتذبذب E مكممة وتتناسب مع تردده v وثابت التناسب هو ثابت بلانك وقيمته 6.63E34 j.s
اما ال n فهي تعبر عن تناسب باعداد صحيحة وليست كسرية
وهذا ما نطلق عليه ( فيزياء الكم فضت النزاع ) من جديد
فقد كان هناك اختلاف واضح بين النتائج المعملية والمعادلة التي وضعها العالمان جينز ورالي وهي لها توضيح رياضي سنعود له باذن الله
وما فعله بلانك بتكميمه لطاقة الالكترونات المهتزة هو مافعله بور سابقا وكل منهما فض النزاع

[hesham samir]

ولعلنا يمكننا الان ان ندرك ان كلا الاتزانين يعتمد علي الاخر في هذه الحالة
فالاتزان الديناميكي لن يحدث الا اذا حدث اتزانا حراريا و تصل درجة حرارة الجسم الي درجة حرارة الوسط فتقل طاقة الحركة وبالتالي تقل اهتزازات الالكترونات المتذبذبة وللحديث عن ذلك بقية....................................

[hesham samir]

[SIZE="5"]وجاء بلانك ليضع امامنا هذه المعادله E=nhv
وهي تقول ان طاقة الالكترون المتذبذب E مكممة وتتناسب مع تردده v وثابت التناسب هو ثابت بلانك وقيمته 6.63E34 j.s
اما ال n فهي تعبر عن تناسب باعداد صحيحة وليست كسرية
ثابت بلانك
6.63e-34

[hesham samir]

واعداد الكم التي اجدها حقا واضحة في ذهني ولعلي منبهر بها ايضا فقلما تشعر بهذا الاحساس الذي ينتابك عندما تعرف شيئا له دقة اعداد الكم في وصف ما يحدث في نظام انت اصلا لا تراه ( فكل من يدرك ما لاعداد الكم من فضل في وصف النظام الذري وتصنيف العناصر والتنبؤ بمسارها الكيميائي والفيزيائي علي السواء واقصد بمسارها الكيميائي والفيزيائي خواصها الكيميائية والفيزيائية كل من يدرك هذا لابد له ان يرفع القبعة احتراما لشرودنجر وما اتت به معادلته الموجية التي كنا قد احتجنا اليها لكي نقوم بتعديلات نظام بور الذري )

نعم هي اعداد الكم ما جعلت النظام الذري نظاما مرئيا
ولا اقصد بالنظام المرئي هنا ( ماكرو ) ولكني قصدت ان اقول ماذا تريد ان تعرف عن شيئ معين حتي يصبح واضحا امامك ؟؟؟

[hesham samir]

لا نستطيع الان ان نقول مدارات ولكنها اصبحت اوربيتالات فهي ليست دائرية كما انها ليست مستوية كما ان الالكترون ليس بالضرورة ان يسير عليها كما يسير القطار علي القضيب ولما كنا نحاول فيما سبق ان نوضح كيف كان بور يحاول فض النزاع فقد جاءت النظرية الحديثة بثلاثة تعديلات اولهم كان ان لللالكترونات طبيعة موجية غير طبيعتة كجسيم له كتلة والثاني كان عن مبدا عدم التاكد لهايزنبرج والثالث عن حاجتنا لمعادلة نرصد من خلالها حركة الالكترونات ومواقعها وطاقة حركتها وكان لشرودنجر في ذلك اسهاما كبيرا ومن معادلته جاءت اعداد الكم وهي بذلك تحدد مكان الالكترون بالنسبة لنواة الذرة الموجود بها
لابد لنا ان نعرف ان مكان الالكترون في الحقيقة يعتمد علي طاقته فكلما زادت الطاقة زاد بعد الالكترون عن نواة الذرة وطاقة الالكترون تتحدد عن طريق الاوربيتال الذي يوجد فيه ( تذكر معي ان اللكترون عندما كان يكتسب قدرا من الطاقة كان ينتقل الي مستوي مداري اعلي قبل ان نعرف كلمة اوربيتال وتصبح الذرة مثارة وسريعا ما يفقد ما اكتسبه من طاقة ( كوانتم ) ويعود الي مكانه الاصلي لتستقر ذرته ( وهو ما يحدث في التفاعلات الكيميائية والترابط بين الذرات )
كان ذلك كافيا لو لم نعرف كلمة اوربيتال فقد اصبح هناك ( في الذرة ) مستوي رئيسي من الطاقة ولكن الالكترون لا يدور فيه كما يسير القطار علي القضيب ولكن هناك احتمال بتواجد الالكترون في نفس مستوي الطاقة الرئيسي ولكنه حوله يبعد عنه قليلا لذلك لزم ان يكون لمستوي الطاقة الرئيسي مستويات طاقة ثانوية ولما كان الالكترون له احتمالية تواجد بين هذه المستويات الثانوية ( من تعريف السحابة الالكترونية ) فانه لزم ان يكون لكل مستوي طاقة ثانوي مستويات طاقة اقل ( وقد اطلق عليها الفيزيائيون اوربتالات فرعية ولكن بالرجوع الي نموذج رزرفورد فقد قال الرجل فرضا لا زالت النظرية الحديثة متمسكة به ( دوران الالكترونات حول النواة اشبه بالنظام الشمسي )
والسؤال كيف يتعاقب الليل والنهار في نظامنا الشمسي ؟؟
لا شك ان السبب في ذلك دوران الارض حول محورها كل 24 ساعة وهو ما يطلق عليه الفلكيون حركة مغزلية
كذلك الالكترون في دورانه حول النواة يتحرك حركة مغزلية
فمستوي الطاقة الرئيسي يحددة عدد الكم الرئيسي
ومستوي الطاقة الثانوي يحدده عدد الكم الثانوي
ومستوي الطاقة الفرعي يحدده عدد الكم المغناطيسي
والحركة المغزلية يحددها عدد الكم المغزلي علي الترتيب
وللموضوع تفصيلا ادق من ذلك
وطبعا للحديث بقيــــــــــــــــــــة ......................:a_plain111:

[hesham samir]

اما الاخير فهو فرضية بور بدائرية واستواء مسار الالكترون ( مسار دائري ومستو ) مما يعطينا تصور بان ذرة الهيدروجين مسطحة وقد اثبت العلماء ان لها اتجاهات فراغية
نحن ندرك الان قصور نظرية بور ولابد لنا ان نكمل مسيرته حتي نتوصل الي التركيب الذري الحقيقي


مرحبا من جديد
اعود الي هذه الكلمات لاني احاول ان اجعل الموضوع مترابطا لا ينفصل بعضه عن بعض لقد اثبت العلماء ان للذرة اتجاهات فراغية وذلك ليس لذرة الهيدروجين فحسب
طيب لما كان للذرة اتجاهات فراغية فان تعريف اعداد الكم السابق يجب ان يكون ملتزما بتحديد الوضع الفراغي للاوربيتال اليس كذلك وهذه هي خاصية عدد الكم المغناطيسي

[متفيزقة مبدعة]

يعطيك العاآآفية اخوي ثابت بلانك بكون ^-35صح ؟؟؟
وليس ^-34!!
على كل حال يعطيك العاآآفية على المجهود الراائع والقيم ...وبارك الله فيك..

[hesham samir]

يعطيك العاآآفية اخوي ثابت بلانك بكون ^-35صح ؟؟؟
وليس ^-34!!
على كل حال يعطيك العاآآفية على المجهود الراائع والقيم ...وبارك الله فيك..

شكرا لكي يا مبدعة علي التصحيح
ولو ان الفرق 0.1 بين القيمتين وقد مرت علي اكثر من مرة تحمل القيمة -34
علي العموم كل الشكـــــــــر لكي:a_plain111::a_plain111: