8.S: البنية الذرية (ملخص)
الشروط الرئيسية
رقم الكم المداري للزخم الزاوي (l) | العدد الكمي المرتبط بالزخم الزاوي المداري للإلكترون في ذرة الهيدروجين |
الرقم الكمي لإسقاط الزخم الزاوي (م) | الرقم الكمي المرتبط بالمكون z في الزخم الزاوي المداري للإلكترون في ذرة الهيدروجين |
مداري ذري | منطقة في الفضاء تضم نسبة معينة (عادة 90٪) من احتمال الإلكترون |
بوهر ماغنيتون | العزم المغناطيسي للإلكترون، يساوي9.3×10−24J/T أو5.8×10−5eV/T |
إشعاع الكبح | الإشعاع الناتج عن استهداف المعدن بشعاع إلكتروني عالي الطاقة (أو الإشعاع الناتج عن تسريع أي جسيم مشحون في مادة ما) |
مجموعة كيميائية | مجموعة من العناصر في نفس العمود من الجدول الدوري التي تمتلك خصائص كيميائية مماثلة |
ضوء متماسك | ضوء يتكون من فوتونات من نفس التردد والطور |
رابطة تساهمية | رابطة كيميائية تتكون من مشاركة الإلكترونات بين ذرتين |
تكوين الإلكترون | تمثيل حالة الإلكترونات في الذرة، مثل1s22s1 الليثيوم |
هيكل جيد | الهيكل التفصيلي للأطياف الذرية الناتجة عن الاقتران بين الدوران والمدار |
الفلورسينية | الإشعاع الناتج عن الإثارة والإزالة التدريجية اللاحقة للإلكترون في الذرة |
هيكل فائق الدقة | الهيكل التفصيلي للأطياف الذرية الناتجة عن الاقتران بين الدوران والمدار |
رابطة أيونية | رابطة كيميائية تتكون من الجذب الكهربائي بين أيونين متعاكسين |
ليزر | ضوء متماسك ناتج عن سلسلة من عمليات إزالة الإثارة الإلكترونية |
رقم الكم المداري المغناطيسي | مصطلح آخر للرقم الكمي لإسقاط الزخم الزاوي |
ماغنيتوغرام | تمثيل تصويري، أو خريطة، للنشاط المغناطيسي على سطح الشمس |
حالة غير مستقرة | الحالة التي «يبقى فيها» الإلكترون في حالة الإثارة |
أحادي اللون | ضوء يتكون من فوتونات بنفس التردد |
مؤامرة موسلي | رسم العدد الذري مقابل الجذر التربيعي لتردد الأشعة السينية |
قانون موسلي | العلاقة بين العدد الذري وتردد الفوتون بالأشعة السينية لإنتاج الأشعة السينية |
لحظة ثنائية القطب المغناطيسي المداري |
قياس قوة المجال المغناطيسي الناتج عن الزخم الزاوي المداري للإلكترون |
مبدأ استبعاد باولي | لا يوجد إلكترونان في الذرة يمكن أن يكون لهما نفس القيم لجميع الأرقام الكمومية الأربعة(n,l,m,ms) |
انعكاس السكان | الحالة التي تحتوي فيها غالبية الذرات على إلكترونات في حالة قابلة للإنتقال |
رقم الكم الرئيسي (n) | العدد الكمي المرتبط بالطاقة الكلية للإلكترون في ذرة الهيدروجين |
دالة الكثافة الاحتمالية الشعاعية | استخدام الدالة لتحديد احتمال العثور على إلكترون في فترة مكانية في r |
قواعد الاختيار | القواعد التي تحدد ما إذا كانت التحولات الذرية مسموح بها أم محظورة (نادرة) |
الرقم الكمي للإسقاط الدوراني (ms) | العدد الكمومي المرتبط بالمكون z في الزخم الزاوي للإلكترون |
عدد (أرقام) الكم المغزلي | العدد الكمي المرتبط بالزخم الزاوي للدوران للإلكترون |
انتقالات الدوران | التحولات الذرية بين حالات نظام البروتون الإلكتروني الذي تتم فيه محاذاة اللحظات المغناطيسية وعدم محاذاتها |
اقتران الدوران والمدار | التفاعل بين اللحظة المغناطيسية للإلكترون والمجال المغناطيسي الناتج عن الزخم الزاوي المداري للإلكترون |
انبعاث محفز | عندما يقوم فوتون الطاقة بتشغيل إلكترون في حالة غير مستقرة لانخفاض الطاقة مما ينبعث منه فوتون إضافي |
معدن انتقالي | عنصر موجود في الفجوة بين العمودين الأولين والأعمدة الستة الأخيرة من جدول العناصر التي تحتوي على الإلكترونات التي تملأ الغلاف الفرعي d |
إلكترون التكافؤ | إلكترون في الغلاف الخارجي للذرة التي تشارك في الترابط الكيميائي |
تأثير زيمان | تقسيم مستويات الطاقة بواسطة مجال مغناطيسي خارجي |
المعادلة الرئيسية
الزخم الزاوي المداري | L=√l(l+1)ℏ |
z - مكون الزخم الزاوي المداري | Lz=mℏ |
دالة الكثافة الاحتمالية الشعاعية | P(r)dr=∣ψn00∣24πr2dr |
الزخم الزاوي للدوران | S=√s(s+1)ℏ |
z - مكون الزخم الزاوي الدوراني | Sz=msℏ |
لحظة مغناطيسية تدور للإلكترون | →μs=(eme)→S |
عزم ثنائي القطب المغناطيسي المداري للإلكترون | →μ=−(e2me)→L |
الطاقة الكامنة المرتبطة بالتفاعل المغناطيسي بين عزم ثنائي القطب المغناطيسي المداري والمجال المغناطيسي الخارجيvecB | U(θ)=−μzB=mμBB |
الحد الأقصى لعدد الإلكترونات في الغلاف الفرعي لذرة الهيدروجين | N=4l+2 |
قاعدة الاختيار للتحولات الذرية في ذرة تشبه الهيدروجين | Δl=±1 |
قانون موسلي لإنتاج الأشعة السينية | (Z−1)=constant√f |
ملخص
8.1 ذرة الهيدروجين
- يمكن وصف ذرة الهيدروجين من حيث وظيفة الموجة وكثافة الاحتمالية والطاقة الكلية والزخم الزاوي المداري.
- يتم تحديد حالة الإلكترون في ذرة الهيدروجين من خلال أرقامه الكمومية (n، l، m).
- على عكس نموذج Bohr للذرة، يقوم نموذج Schrödinger بعمل تنبؤات تستند إلى بيانات الاحتمالات.
- يمكن استخدام الأرقام الكمومية لذرة الهيدروجين لحساب المعلومات المهمة حول الذرة.
8.2 عزم ثنائي القطب المغناطيسي المداري للإلكترون
- تحتوي ذرة الهيدروجين على خصائص مغناطيسية لأن حركة الإلكترون تعمل كحلقة تيار.
- يتم تقسيم مستويات الطاقة لذرة الهيدروجين المرتبطة بالزخم الزاوي المداري بواسطة مجال مغناطيسي خارجي لأن اللحظة المغناطيسية الزاوية المدارية تتفاعل مع المجال.
- يمكن استخدام الأعداد الكمومية للإلكترون في ذرة الهيدروجين لحساب حجم واتجاه عزم ثنائي القطب المغناطيسي المداري للذرة.
8.3 إلكترون سبين
- يمكن التعبير عن حالة الإلكترون في ذرة الهيدروجين بدلالة خمسة أرقام كمية.
- مقدار الزخم الزاوي الدوراني للإلكترون هو =+½. الرقم الكمي لإسقاط الزخم الزاوي الدوراني هو\(\displaystyle ms =+½\) أو−½ (الدوران لأعلى أو الدوران لأسفل).
- يتم تفسير الهياكل الدقيقة وفائقة الدقة لطيف الهيدروجين من خلال التفاعلات المغناطيسية داخل الذرة.
8.4 مبدأ الاستبعاد والجدول الدوري
- ينص مبدأ استبعاد باولي على أنه لا يوجد إلكترونان في الذرة يمكن أن يكون لهما نفس الأرقام الكمومية.
- يمكن تفسير بنية الجدول الدوري للعناصر من حيث الطاقة الكلية والزخم الزاوي المداري ودوران الإلكترونات في الذرة.
- يمكن التعبير عن حالة الذرة من خلال تكوين الإلكترون الخاص بها، والذي يصف الأصداف والأصداف الفرعية المملوءة بالذرة.
8.5 الأطياف الذرية والأشعة السينية
- يتم امتصاص الإشعاع وانبعاثه من خلال التحولات على مستوى الطاقة الذرية.
- يمكن استخدام الأرقام الكمومية لتقدير الطاقة والتردد والطول الموجي للفوتونات الناتجة عن التحولات الذرية.
- يحدث التألق الذري عندما يتم تحفيز إلكترون في الذرة على ارتفاع عدة خطوات فوق الحالة الأرضية عن طريق امتصاص الفوتون فوق البنفسجي عالي الطاقة (UV).
- يتم إنتاج فوتونات الأشعة السينية عندما يتم ملء الفراغ في الغلاف الداخلي للذرة بإلكترون من الغلاف الخارجي للذرة.
- يرتبط تردد إشعاع الأشعة السينية بالعدد الذري Z للذرة.
8.6 أجهزة الليزر
- ضوء الليزر هو ضوء متماسك (أحادي اللون و «مرتبط بالمرحلة»).
- ينتج ضوء الليزر عن طريق الانعكاس السكاني وإزالة الإثارة اللاحقة للإلكترونات في مادة (صلبة أو سائلة أو غازية).
- تستخدم مشغلات الأقراص المضغوطة وBlu-Ray الليزر لقراءة المعلومات الرقمية المخزنة على الأقراص.