فنی و مهندسی

نظریه اتمی

 

سه دایره متحدالمرکز در مورد یک هسته ، با یک الکترون از دایره دوم به دایره اول حرکت می کند و یک فوتون آزاد می کند مهندسی

مدل بور از اتم ، حالات الکترون با انرژی را که توسط عدد n کوانتیزه می شود ، نشان می دهد. الکترون که به مدار پایین می رود فوتونی برابر با اختلاف انرژی بین مدارها ساطع می کند.

تا سال 1914 ، آزمایش های ارنست رادرفورد ، هنری موزلی ، جیمز فرانک و گوستاو هرتز ، فیزیکدانان ، ساختار اتم را به عنوان یک هسته متراکم از بار مثبت احاطه شده توسط الکترون های جرم کم ، تا حد زیادی ثابت کرده بود. در سال 1913 ، نیلز بور ، فیزیکدان دانمارکی فرض کرد که الکترونها در حالتهای انرژی کوانتیزه قرار دارند ، و انرژی آنها توسط حرکت زاویه ای مدار الکترون در مورد هسته تعیین می شود. الکترون ها می توانند با انتشار یا جذب فوتون های فرکانس های خاص ، بین آن حالت ها یا مدارها حرکت کنند. او با استفاده از این مدارهای کوانتیزه شده ، خطوط طیفی اتم هیدروژن را به طور دقیق توضیح داد. با این حال ، مدل بور نتوانست شدت نسبی خطوط طیفی را در نظر بگیرد و در توضیح طیف اتمهای پیچیده تر ناموفق بود.

 

پیوندهای شیمیایی بین اتم ها توسط گیلبرت نیوتن لوئیس توضیح داده شد ، وی در سال 1916 پیشنهاد کرد که پیوند کووالانسی بین دو اتم توسط یک جفت الکترون مشترک بین آنها حفظ شود. بعداً ، در سال 1927 ، والتر هیتلر و فریتز لندن توضیحات کاملی در مورد تشکیل جفت الکترون و پیوند شیمیایی از نظر مکانیک کوانتوم ارائه دادند. در سال 1919 ، ایروینگ لانگمور ، شیمی دان آمریکایی ، جزئیات مربوط به مدل ساکن لوئیس از اتم را ارائه داد و پیشنهاد کرد که همه الکترونها در "پوسته های کروی متحدالمرکز (تقریباً) کروی ، با ضخامت یکسان" توزیع می شوند. به نوبه خود ، او پوسته ها را به تعداد تقسیم کرد سلولهایی که هر کدام حاوی یک جفت الکترون بودند. با استفاده از این مدل ، لانگمویر توانست کیفیت مواد شیمیایی تمام عناصر موجود در جدول تناوبی را که به طور گسترده ای مطابق قانون ادواری تکرار می شدند ، توضیح دهد.

 

در سال 1924 ، ولفگانگ پائولی ، فیزیکدان اتریشی مشاهده کرد که ساختار پوسته مانند اتم را می توان با مجموعه ای از چهار پارامتر که هر حالت انرژی کوانتومی را تعریف می کند ، توضیح داد ، به شرطی که هر دولت بیش از یک الکترون واحد اشغال نکند. این ممنوعیت در برابر بیش از یک الکترون که حالت انرژی کوانتومی یکسانی را اشغال می کند ، به عنوان اصل حذف Pauli شناخته شد. مکانیسم فیزیکی برای توضیح پارامتر چهارم ، که دارای دو مقدار ممکن متمایز بود ، توسط فیزیکدانان هلندی ساموئل گودسمیت و جورج اولنبک تهیه شد. در سال 1925 ، آنها پیشنهاد کردند که یک الکترون علاوه بر حرکت زاویه ای مدار خود ، دارای یک حرکت زاویه ای ذاتی و گشتاور دو قطبی مغناطیسی است. این مشابه چرخش زمین در محور آن است که به دور خورشید می چرخد. حرکت زاویه ای ذاتی به چرخش معروف شد ، و تقسیم اسرارآمیز خطوط طیفی مشاهده شده با یک طیف سنج با وضوح بالا را توضیح داد. این پدیده به عنوان تقسیم ساختار خوب شناخته می شود