نسخة الفيديو النصية
أي من الآتي ليس من عيوب نموذج بور للذرة؟ (أ) تتحرك الإلكترونات حول النواة في مدارات دائرية مستوية. (ب) تعد الإلكترونات جسيمات فقط، وليست موجات. (ج) من الممكن تحديد موضع الإلكترون وكمية حركته معًا بدقة في الوقت نفسه. (د) تستطيع الإلكترونات في الذرات أن تشغل فقط مستويات طاقة مكماة. (هـ) أنه يشرح طيف الانبعاث الخطي لذرة الهيدروجين فقط.
قدم نيلز بور وإرنست رذرفورد نموذج بور-رذرفورد، الذي يسمى غالبًا نموذج بور، حيث تشغل الإلكترونات مدارات حول النواة مثل الكواكب حول الشمس. كان نموذج بور للذرة في وقت ما أفضل وصف للذرة. لكن الاكتشافات اللاحقة في علم الفيزياء وميكانيكا الكم أبرزت عيوب هذا النموذج. لذا فإن نموذج بور له عيوب. علينا تحديد أي الخيارات من (أ) إلى (هـ) لا يمثل أحد عيوب نموذج بور.
الخيار (أ) هو: «تتحرك الإلكترونات حول النواة في مدارات دائرية مستوية». لقد عرفنا هذا بالفعل. ويشير نموذج بور إلى صحة ذلك. يتعامل نموذج بور مع الإلكترونات على أنها جسيمات، لكن أثبت دي برولي أن الإلكترونات تتصف بازدواجية الموجة والجسيم. وتحدث ازدواجية الموجة والجسيم عندما تظهر الأجسام المادية خواص موجية وخواص جسيمية. وتعتمد درجة إظهارها لهذا السلوك على طبيعتها وسرعة حركتها.
بالإضافة إلى ذلك، وصف نموذج الميكانيكا الموجية لشرودنجر أن الإلكترونات لها مجموعة من المواضع الممكنة. ففي أي لحظة من الزمن، قد يكون الإلكترون قريبًا من النواة أو بعيدًا عنها. وبما أن نموذج بور يعتبر الإلكترونات جسيمات فقط وليست موجات، ويشير إلى أنها تتحرك حول النواة في مدارات دائرية مستوية، فإن هذا النموذج لم يفسر هذه الملاحظات المقبولة حاليًّا. ومن ثم، فإن الخيار (أ) هو أحد عيوب نموذج بور. وعليه، هذا الخيار لا يمثل إجابة السؤال.
الخيار (ب) هو: «تعد الإلكترونات جسيمات فقط، وليست موجات». ذكرنا من قبل أن نموذج بور يعتبر الإلكترونات جسيمات فقط. لكنها في الواقع تظهر ازدواجية الموجة والجسيم، ومن ثم يمكن أن تظهر خواص موجية. لهذا السبب، يمثل الخيار (ب) أحد عيوب نموذج بور، وهو ليس إجابة هذا السؤال أيضًا.
ينص الخيار (ج) على أنه «من الممكن تحديد موضع الإلكترون وكمية حركته معًا بدقة في الوقت نفسه». يتعامل نموذج بور مع الإلكترونات على أنها جسيمات تدور بطريقة يمكن التنبؤ بها، وهو ما يشير إلى أنه من الممكن تحديد موضع الإلكترون وكمية حركته معًا في الوقت نفسه.
لكن مبدأ عدم التأكد لهايزنبرج ينص على أنه كلما زادت دقة تحديد موضع جسيم في الفراغ، قلت قدرتنا على تحديد كمية حركته بدقة، والعكس صحيح. لذا، كلما زادت دقة تحديد كمية حركة الجسيم، قلت قدرتنا على تحديد موضعه بدقة. وبما أن نموذج بور يخالف مبدأ عدم التأكد لهايزنبرج، فإن الخيار (ج) يمثل أحد عيوب نموذج بور؛ لذا فهو ليس إجابة هذا السؤال.
الخيار (د) هو: «تستطيع الإلكترونات في الذرات أن تشغل فقط مستويات طاقة مكماة». في الفيزياء الكلاسيكية، ينظر إلى جميع أنواع الطاقة على أنها متصلة. ويمكن أن يكون للطاقة أي قيمة. لكن نظرية الكم طرحت الفكرة القائلة بأن أنواعًا محددة من الطاقة تأتي في حزم منفصلة تسمى كمات. ونقول إن هذه الطاقة مكماة.
قدم نموذج بور للذرة فكرة أن الإلكترونات تشغل مدارات ذات طاقات ثابتة. وعليه يشير نموذج بور إلى أن الإلكترونات الموجودة داخل الذرات يمكنها فقط أن تشغل مستويات طاقة مكماة. وهذا يتماشى مع ما هو مقبول حاليًّا في نموذج الكم. ولا يزال مفهوم شغل الإلكترونات لمستويات طاقة مكماة جزءًا من النظرية الذرية الحديثة. إذن، الخيار (د) ليس من عيوب نموذج بور، ومن المحتمل أن يكون إجابة هذا السؤال.
لكن للتأكد، دعونا نتناول الخيار (هـ). وهو «أنه يشرح طيف الانبعاث الخطي لذرة الهيدروجين فقط». يفسر نموذج بور حقيقة أنه عند إثارة الذرات أو الأيونات، ينتقل الإلكترون إلى مدار أعلى. بعد ذلك، عندما يهبط الإلكترون مرة أخرى، ينبعث ضوء. الضوء الناتج له أطوال موجية محددة وينشئ نمطًا من الخطوط في طيف الانبعاث الخطي. لكل ذرة طيف انبعاث خطي مميز. بالنسبة إلى ذرة الهيدروجين، كان نموذج بور دقيقًا للغاية. لكن بالنسبة للذرات التي تحتوي على أكثر من إلكترون، عجز نموذج بور عن تقديم نتائج تجريبية.
حقيقة أن نموذج بور لا يفسر إلا طيف الانبعاث الخطي لذرة الهيدروجين تمثل أحد عيوب نموذج بور. إذن الخيار (هـ) ليس إجابة هذا السؤال.
ومن ثم، إجابة السؤال الذي يطلب منا تحديد أي الخيارات ليس من عيوب نموذج بور للذرة هي الخيار (د). تستطيع الإلكترونات في الذرات أن تشغل فقط مستويات طاقة مكماة.
