كتاب كيمياء مسار العلوم الطبيعية )المستوى الثالث( النظام الفصلي للمرحلة الثانوية إعداد/ طبعة 47-46 ه
الفهرس املوضوع الفصل األول: اإللكرتوانت يف الذرات الدرس األول: الضوء وطاقة الكم الدرس الثاين: نظرية الكم والذرة الدرس الثالث: التوزيع اإللكرتوين الفصل الثاين: اجلدول الدوري والتدرج يف خواص العناصر الدرس األول: تطور اجلدول الدوري احلديث الدرس الثاين: تصنيف العناصر الدرس الثالث: تدرج خواص العناصر الفصل الثالث: املركبات األيونية والفلزات الدرس األول: تكون األيون الدرس الثاين: الروابط واملركبات األيونية الدرس الثالث: صيغ املركبات األيونية وأمساؤها الدرس الرابع: الروابط الفلزية وخواص الفلزات الفصل الرابع: الروابط التسامهية الدرس األول: الرابطة التسامهية الدرس الثاين: تسمية اجلزيئات الدرس الثالث: الرتاكيب اجلزيئية الدرس الرابع: أشكال اجلزيئات الدرس اخلامس: الكهرسالبية والقطبية الصفحة 2 29 52 76 الصفحة من 09
الفصل األول: اإللكرتوانت يف الذرات الصفحة 2 من 09
الدرس األول: الضوء وطاقة الكم Light and Quantized Energy الذرة واألسئلة اليت حتتاج إىل إجاابت: The Atom and Unanwered Quetion منوذج رذرفورد: ( الذرة شحنتها موجبة. 2( كتلة الذرة معظمها مركزة يف النواة. ( حتاط ابلنواة إلكرتوانت سريعة احلركة. عيوب منوذج رذرفورد: ( مل يوضحكيفية ترتيب اإللكرتوانت يف الفراغ حول النواة. 2( مل يوضح سبب عدم اجنذاب اإللكرتوانت السالبة الشحنة إىل النواة املوجبة الشحنة. ( مل ميكن هذا النموذج العلماء من تفسري االختالف والتشابه يف السلوك الكيميائي للعناصر املختلفة. مثال: توجد عناصر الليثيوم والصوديوم والبواتسيوم يف دورات خمتلفة من اجلدول الدوري على الرغم من تشابه خواصهما الكيميائية. حيث تتفاعل العناصر السابقة مع املاء بشدة وتعطي غاز اهليدروجني ولكنها ختتلف يف شدهتا. - بدأ العلماء يفكشف لغز السلوك الكيميائي عندما الحظوا انبعاث ضوء مرئي من عناصر معينة عند تسخينها بواسطة اللهب حيث أظهر حتليل هذا الضوء املنبعث عن وجود عالقة سلوك العنصر الكيميائي وتوزيع اإللكرتوانت يف ذراته. اختبارات اللهب تعطي مع العناصر السابقة األلوان التالية: -الليثيوم يعطي هلب أمحر اللون. - الصوديوم يعطي هلب برتقايل اللون. - البواتسيوم يعطي هلب بنفسجي اللون. الطبيعة املوجية للضوء The Wave Nature of Light الضوء: هو نوع من اإلشعاع الكهرومغناطيسي له طبيعة ثنائية موجية وجسمية. اإلشعاع الكهرومغناطيسي: هو شكل من أشكال الطاقة الذي يوضح السلوك املوجي أثناء انتقاله يف الفضاء. أمثلة على اإلشعاع الكهرومغناطيسي: الضوء املرئي-املايكروويف الذي يستخدم يف طهي الطعام-األشعة السينية اليت يستخدمها األطباء لفحص العظام واألسنان-املوجات اليت حتمل برامج املذايع والتلفاز إىل املنزل. خصائص املوجات: ( الطول املوجي( λ ) : هو أقصر مسافة بني قمتني متتاليتني أو قاعني متتاليني. حيث:) λ ( حرف يوانين ينطق ملبدا (Lambda) ووحدة قياس الطول املوجي سم( cm ) أو مرت (m) أو اننومرت( nm ) (nm=0-9 m) 2( الرتدد )ν(: هو عدد املوجات اليت متر خالل نقطة معينة يف الثانية. حيث: )ν( حرف يوانين ينطق نيو (Nu) ووحدة قياس الرتدد هريتز (Hz) أو وحدة موجية لكل اثنية (/) أو( - ) اهلريتز( Hz ): عبارة عن مرور موجة واحدة خالل الثانية. هينريش هريتز: عامل رائد يف جمال دراسة األشعة الكهرومغناطيسية. ( سعة املوجة: هي ارتفاع املوجة من األصل إىل القمة أو من األصل إىل القاع. مالحظة: الطول املوجي والرتدد ال يؤثران يف سعة املوجة. العالقة الرايضية بني سرعة األشعة الكهرومغناطيسية( c ) وطول موجتها )λ( وبني الرتدد )ν( كما يلي: 0 8 m/ = علما أبن سرعة الضوء يف الفراغ( c ) c=λλ يالحظ من العالقة السابقة أن الطول املوجي والرتدد يتناسبان عكسيا بعضهما مع بعض فإذا زادت أحد الكميتني تقل األخرى. والشكل التايل يوضح قمة موجة واحدة وقاعها وطوهلا. الصفحة من 09
أمثلة: ( طول موجي عايل وتردد منخفض كما يف الشكل التايل: 2( طول موجي قصري وتردد عايل كما يف الشكل التايل: الطيف الكهرومغناطيسي: الطيف املتصل)املرئي()املستمر(: هو الطيف الذي حيتوي ضوء الشمس على مدى متصل من أطوال املوجات والرتددات مثل الضوء األبيض. آلية عمل الطيف املتصل: عند مرور الضوء األبيض من خالل منشور فإنه ينفصل إىل مكوانته املختلفةكطيف متصل يشتمل على اللون: األمحر الربتقايل األصفر األخضر األزرق النيلي البنفسجي. علل: ميكن استخدام املعادلة c=λλ حلساب الطول املوجي أو الرتدد ألي موجة. ألن املوجات الكهرومغناطيسية كلها تنتقل ابلسرعة نفسها يف وسط معني. مثال: تستخدم موجات امليكروويف لطهي الطعام ونقل املعلومات. فما الطول املوجي ملوجات امليكروويف اليت ترددها 0.44 9 Hz 0 8 =.44 0 9 λ c=λλ λ= 0 8 m.44 0 9 Hz =0.087m مسائل تدريبية: ( حتصل األجسام على ألواهنا من أطوال موجات معينة عندما يصطدم هبا اللون األبيض. فإذاكان الطول املوجي للضوء املنعكس من ورقة خضراء يساوي 0 4.9. 7- m فما تردد موجة هذا الضوء. 0 8 =λ 4.9 0-7 c=λλ λ=6.2 0 4 Hz 2( ميكن لألشعة السينية أن خترتق أنسجة اجلسم وتستعمل على نطاق واسع لتشخيص اضطراابت أجهزة اجلسم الداخلية ومعاجلتها. فما تردد أشعة سينية طوهلا املوجي.5 0-0 m 0 8 =λ.5 0-0 c=λλ λ=2.6 0 8 - ( بعد التحليل الدقيق, وجد أن تردد املوجة الكهرومغناطيسية هو 0 7.8. 2 Hz فما سرعة هذه املوجة. 0 8 m/ الصفحة 4 من 09
4( تذيع حمطة راديو FM برتدد مقداره 94.7 MHz على حني تذيع حمطة AM برتدد مقداره.820KHz فما الطول املوجي للمحطتني أي الرسومات أدانه يعود إىل حمطة FM وأيها يعود إىل حمطة AM ابلنسبة حملطة :FM 0 8 = 94.7 λ c=λλ 0 8 m λ= 94.7 0 6 λ=.68m الرمسة ) b (تعود إىل احملطة FM ابلنسبة حملطة :AM 0 8 = 820 λ c=λλ 0 8 m λ= 820 0 λ=65.854m الرمسة ) a (تعود إىل احملطة AM حنول من Hz MHz 6 0 حنول من Hz KHz 0 820 KHz تنقل موجة لديها أكرب طول موجي الطبيعة املادية للضوء The Particle Nature of Light فشل النموذج املوجي للضوء )عيوب( يف تفسري: ( مل يفسر التأثري الكهروضوئي. 2( مل يفسر طيف االنبعاث الذري. ( مل يوضح ملاذا تطلق األجسام الساخنة فقط بعض ترددات الضوء عند درجات حرارة معينة. مثال: عند تسخني قطعة احلديد رمادية اللون بصورةكافية تتوهج ابللون األمحر مث تتحول إىل اللون الربتقايل مث إىل اللون األزرق عند تسخينها يف درجة حرارة أعلى)علل( ألن درجة حرارة اجلسم تعد مقياسا للطاقة احلركية للدقائق املكونة له فكلما سخن احلديد أصبحت طاقته أكرب ويبعث ألواان خمتلفة من الضوء تتوافق مع ترددات أمواج الضوء املختلفة. مفهوم الكم: - درس العامل الفيزايئي ماكس بالنك الضوء املنبعث من األجسام الساخنة واستنتج ما يلي: ميكن للمادة أن تكتسب أو ختسر طاقة على دفعات بكمية صغرية حمددة تسمى الكم. الكم: هو أقلكمية من الطاقة ميكن أن تكتسبها الذرة أو تفقدها. العالقة الرايضية بني طاقة الكم وتردد اإلشعاع املنبعث: E qua = hλ حيث: E =طاقة الكم)ابجلول( h =اثبت بالنك=. λ =الرتدد 0 6.626 4- العالقة بني طاقة اإلشعاع والرتدد عالقة طردية. التأثري الكهروضوئي: عبارة عن انبعاث اإللكرتوانت املسماة الفوتوإلكرتوانت من سطح املعدن عندما يسطع ضوء برتدد معني أو أعلى منه على سطح املعدن. آلية عمل التأثري الكهروضوئي: ( عندما يصطدم ضوء برتدد معني بسطح معدين يرسل إلكرتوان. 2( عند زايدة شدة الضوء يزداد عدد اإللكرتوانت املنبعثة. ( عند زايدة تردد أو طاقة الضوء تزيد طاقة اإللكرتوانت املنبعثة. شرط إطالق الفوتوإلكرتوانت من معدن ما: جيب أن يكون الضوء الساقط له تردد أعلى من الرتدد الالزم إلطالق الفوتوإلكرتون. الصفحة 5 من 09
الطبيعة الثنائية للضوء: افرتض الربت آينشتاين أن للضوء طبيعة ثنائية أي هلا خواص موجية ومادية هلا حزمة أشعة من الطاقة تسمى الفوتوانت. الفوتون: عبارة عن جسيم الكتلة له حيمل كما من الطاقة. العالقة الرايضية بني طاقة الفوتون وتردد اإلشعاع املنبعث: E photon = hλ حيث: E =طاقة الفوتون h =اثبت بالنك=. λ =الرتدد 0 6.626 4- - اقرتح أينشتاين أن يكون لطاقة الفوتون حد معني يؤدي إىل إطالق الفوتوإلكرتون من سطح املعدن. مثال: حيصلكل جسم على لونه عن طريق عكس جزء معني من الضوء الساقط عليه ويعتمد اللون على طول موجة الفوتوانت املنعكسة مث على طاقتها. فما طاقة فوتون اجلزء البنفسجي لضوء الشمس إذا كان تردده 7.2 0 4 - E.) (7.2 0 4 - photon = hλ = (6.626 0-4 )= 4.79 مسائل تدريبية: )a ( احسب طاقة اإلشعاع الكهرومغناطيسي اليت ميتلكها فوتون واحد مما أييت: 6.2 0 20 E.) (6.2 0 20 - )= 4.88 0 - photon = hλ = (6.626 0-4 - 9.5 0 Hz )b E.) ( 9.5 0 - ) = 6.295 0-20 photon = hλ = (6.626 0-4.05 0 6 E.) (.05 0 6 - ) = 6.957 0-8 photon = hλ = (6.626 0-4 - )c 2( تستخدم موجات املايكروويف اليت طوهلا 0.25m لتسخني الطعام. فما طاقة فوتون واحد من إشعاع املايكروويف 0 8 =λ 0.25 c=λλ λ=24 0 8 Hz E.) ( 24 0 8 - ) =.59 0-24 photon = hλ = (6.626 0-4 ( يدخل مركبكلوريد النحاس األحادي يف صناعة األلعاب النارية فعندما يسخن إىل درجة حرارة 500K تقريبا, يشع لوان أزرق ذا طول موجي 0 4.5. 2 nm ما طاقة فوتون واحد يف هذا الضوء. λ= 0 8 =λ 4.5 0 2 c=λλ 0 8 m 4.5 0 2 0 9 m = 6.667 0 4 Hz حنول من m nm 0-9 E.) ( 6.667 0 4 - ) = 4.48 0-9 photon = hλ = (6.626 0-4 طيف االنبعاث الذري: هو جمموعة ترددات املوجات الكهرومغناطيسية املنطلقة من الذرات. تكون طيف االنبعاث: ( عند مرور تيار كهرابئي خالل أنبوب مليء بغاز النيون حيث متتص ذرات النيون الطاقة وتنتقل إىل حالة عدم االستقرار. 2( حىت تعود إىل حالة االستقرار ينبغي أن تطلق الطاقة اليت امتصتها. ( عند مرور ضوء النيون خالل منشور زجاجي ينتج طيف االنبعاث الذري للنيون. - لكل عنصر طيف انبعاث ذري فريد ومميز يستخدم للتعرف على العنصر إذاكان مبفرده أو يف مركب. مثال: عند وضع سلك بالتني يف نرتات السرتانشيوم يف هلب بنسن ترسل ذرات السرتانشيوم لوان أمحرا مميزا. الصفحة 6 من 09
حل أسئلة التقومي الضوء وطاقة الكم light and Quantized Energy ( قارن بني الطبيعة املوجية والطبيعة املادية للضوء. الطبيعة املوجية للضوء: أي يسلك سلوك املوجات أثناء انتقاهلا يف الفضاء. الطبيعة املادية للضوء: أي يسلك سلوك اجلسيمات أثناء تفاعله مع املادة. 2( صف الظاهرة اليت ميكن أن تفسر بواسطة النموذج املادي للضوء فقط. ظاهرة التأثري الكهروضوئي لون األجسام الساخنة طيف االنبعاث الذري. ( قارن بني الطيف املستمر وطيف االنبعاث. الطيف املستمر: هو الطيف الذي حيتوي ضوء الشمس على مدى متصل من أطوال املوجات والرتددات مثل الضوء األبيض. طيف االنبعاث: هو جمموعة ترددات املوجات الكهرومغناطيسية املنطلقة من الذرات. 4( استعمل نظرايت بالنك ملعرفةكمية الطاقة اليت تكتسبها املادة أو تفقدها. الكم هو أقلكمية من الطاقة ميكن أن تكتسبها الذرة أو تفقدها واعتمادا على نظرية بالنك لكل تردد معني تشع املادة أو متتص طاقة مبضاعفاتكاملة لقيم. 5( انقش الطريقة اليت استخدم فيها آينشتاين مفهوم الكم عند بالنك لتوضيح التأثري الكهروضوئي. وجد آينشتاين أن طاقة الفوتون تعتمد على تردده وأن طاقة الفوتون هلا حد معني يؤدي إىل إطالق الفوتوإلكرتون من سطح املعدن. 6( يتطلب تسخني 25g من املاء عند درجة حرارة 22.6 إىل 94.4 يف فرن املايكروويف 0 7.06 4 من الطاقة, إذاكان تردد املايكروويف 0 2.88 0 فما عدد الكمات الالزمة للحصول على 0 7.06 4 من الطاقة. n= E E photon = E hν = 7.06 0 4 (6.626 0 4.)(2.88 0 0 ) - =.7 0 27 7( استعن ابلشكل -5 وما تعرفه عن اإلشعاع الكهرومغناطيسي للمقابلة بني القائمتني التاليتني. ميكنك استخدام القائمة املرقمة غري مرة أو عدم استخدامها. a( إشعاع جاما a: ( أطول طول موجة b( موجة حتت احلمراء b: 2( أعلى تردد c( موجات الراديو c: ( أعلى طاقة الصفحة 7 من 09
حل أسئلة املراجعة الضوء وطاقة الكم light and Quantized Energy ( عرف املصطلحات التالية: a( الرتدد: هو عدد املوجات اليت متر خالل نقطة معينة يف الثانية. b( الطول املوجي: هو أقصر مسافة بني النقاط املتوازية )املتساوية( على املوجة املتصلة. c( الكم: هو أقلكمية من الطاقة ميكن أن تكتسبها الذرة أو تفقدها. d( احلالة املستقرة: هي احلالة األقل طاقة واملسموح هبا للذرة. 2( رتب األنواع التالية من اإلشعاعات الكهرمغناطيسية تصاعداي حسب الطول املوجي: a( الضوء فوق البنفسجي b( امليكروويف c( موجات الراديو d( األشعة السينية مبراجعة الشكل -5 يكون الرتتيب تصاعداي حسب الطول املوجيكما يلي: األشعة السينية الضوء فوق البنفسجي امليكروويف موجات الراديو ( ما الذي تعنيه العبارة: "أشعة جاما هلا تردد 2.88 0 " 2 Hz أي عدد املوجات الكهرومغناطيسية من أشعة جاما اليت متر خالل نقطة معينة يف الثانية. 4( ما التأثري الكهروضوئي عبارة عن انبعاث اإللكرتوانت املسماة الفوتوإلكرتوانت من سطح املعدن عندما يسطع ضوء برتدد معني أو أعلى منه على سطح املعدن. 5( كيف خيتلف الضوء املنبعث من لوحة نيون عن ضوء الشمس. الضوء املنبعث من لوحة النيون: حيتوي على عدة خطوط منفصلة من األلوان. ضوء الشمس: حيتوي على طيف متصل من األلوان. 6( وضح مفهوم بالنك للكم من حيث عالقته ابكتساب املادة للطاقة أو فقدها. ميكن للمادة أن تكتسب أو تفقد طاقة عل دفعات بكميات صغرية حمددة تسمى الكم وهو أقلكمية من الطاقة ميكن أن تكتسبها الذرة أو تفقدها. 7( كيف وضح آينشتاين األثر الكهروضوئي. اقرتح أن يكون لطاقة الفوتون حد معني يؤدي إىل إطالق الفوتوإلكرتون من سطح املعدن. 8( أذكر فرقني بني املوجات الكهرومغناطيسية احلمراء واخلضراء يف قوس املطر. املوجة احلمراء أطول يف الطول املوجي وأقل تردد من املوجة اخلضراء. 9( ماذا حيدث للضوء املنبعث من جسم ساخن ومشعكلما ازدادت درجة حرارته يتغري لون الضوء وتكون طاقته أكرب. 0( ما املساوئ الثالثة للنموذج املوجي للضوء املتعلقة بتفاعل الضوء مع املادة. ( مل يفسر التأثري الكهروضوئي. 2( مل يفسر طيف االنبعاث الذري. ( مل يوضح ملاذا تطلق األجسام الساخنة فقط بعض ترددات الضوء عند درجات حرارة معينة. ( كيف تتشابه موجات الراديو واملوجات فوق البنفسجية وكيف ختتلف التشابه:كالمها ينتقالن بسرعة 0 8 m/ يف الفراغ االختالف: موجات الراديو أكرب يف الطول املوجي وأقل تردد من املوجات فوق البنفسجية. 2( انظر إىل الشكل التايل مث حدد األنواع التالية لإلشعاع: 8.6 0 إشعاع برتدد - )a أشعة حتت احلمراء. الصفحة 8 من 09
4.2 nm إشعاع بطول موجي b( أشعة إكس. 5.6 MHz إشعاع برتدد )c موجات الراديو AM 0 8 m/ إشعاع ينتقل بسرعة )d كل املوجات. ( ما الطول املوجي لإلشعاع الكهرمغناطيسي برتدد 5 0 2 Hz وما نوع هذا اإلشعاع الكهرمغناطيسي c=λλ 0 8 = 5 0 2 λ λ=6 0-5 m األشعة حتت احلمراء. 4( ما تردد اإلشعاع الكهرومغناطيسي بطول موجي. 0 8- m وما نوع هذا اإلشعاع c=λλ 0 8 =λ. 0-8 λ=9.0 0 5 األشعة فوق البنفسجية 5( ما سرعة املوجة الكهرمغناطيسية اليت ترددها 0. 7 Hz وطول موجتها 2.25 nm c=λλ c =. 0 7 2.25 0-9 c 0 8 m/ 6( ما طاقة فوتون من الضوء األمحر له تردد 4.48 0 4 Hz E.) (4.48 0 4 - )= 2.97 0-9 photon = hλ =(6.626 0-4 7( يف الشكل التايل: - يظهر طيف االنبعاث الذري للزئبق. قدر الطول املوجي والرتدد للخط الربتقايل وما طاقة الفوتون هلذا اخلط املنبعث من ذرة الزئبق λ=65nm=65 0-9 =6.5 0-7 m c=λλ 0 8 =λ 6.5 0-7 λ=4.88 0 4 E.) ( 4.88 0 4 - ) =.2 0-9 photon = hλ=(6.626 0-4 8( ما طاقة الفوتون البنفسجي الذي طول موجته 0.8. 8- m c=λλ 0 8 =λ.8 0-8 λ=2.54 0 6 E.) (2.54 0 6 - )=.68 0-7 photon = hλ=(6.626 0-4 9( فوتون له طاقة 0 2.9 25- فما تردده وما نوع اإلشعاع الكهرمغناطيسي هلذا الفوتون E photon = hλ λ= E photon h = 2.9 0 25 6.626 0 4 = 4.4 0 8 - - - موجات الراديو الصفحة 9 من 09
20( فوتون له طاقة 0. - فما طول موجته وما نوع اإلشعاع الكهرمغناطيسي هلذا الفوتون E photon = hλ E. 0 λ= photon = =.66 0 20 - h 6.626 0 4 0 8 =.66 0 20 λ c=λλ λ=.8 0-2 m أشعة إكس أو جاما 2( كم الوقت الذي حتتاج إليه إشارة الراديو من سفينة الفضاء فوجير حىت تصل األرض إذاكانت املسافة بني فوجير واألرض 2.72 0 9 Km 5. min املسافة ابملرت= m=000 2.72 0 9 2.72 0 2 2.72 0 9066.67 = 2m = 0 8 m الزمن= احملطة املسافة السرعة أو )من الثواين إىل الدقائق 60( 22( إذاكانت حمطة إذاعة FM املفضلة لديك تبث على تردد,04.5MHz فما الطول املوجي إلشارة احملطة ابألمتار وما طاقة الفوتون هلذه حنول من Hz MHz 6 0 c=λλ 0 8 = 04.5 λ 0 8 m λ= 04.5 0 6 λ=2.87m E.) (04.5 0 6 - )= 6.924 0-26 photon = hλ = (6.626 0-4 2( ما أقل تردد للضوء الذي يتطلبه إرسال فوتوإلكرتون واحد من ذرات البالتني واليت حتتاج على األقل إىل /photon) 0 9.08) 9- E photon = hλ =9.08 0-9 =(6.626 0-4 ) λ 9.08 0 9 λ= 6.626 0 4 =.7 0 5 Hz 24( يستخدم ليزر فلوريد األرجون (ArF) يف بعض جراحات تصحيح العني والذي يبعث إشعاعا كهرومغناطيسيا طول موجته.9.nm فما تردد إشعاع ليزر ArF وما طاقة كم واحد من هذا اإلشعاع λ=9.nm=9. 0-9 =.9 0-7 m 0 8 =λ.9 0-7 c=λλ λ=.55 0 5 E.) (.55 0 5 - ) =.0 0-8 photon = hλ = (6.626 0-4 25( إذاكان طول موجة خط واحد يف طيف انبعاث اهليدروجني,486nm فاستعن ابلشكل التايل لتحديد لون اخلط وتردده - لون اخلط يكون أزرق-أخضر. λ=486nm=486 0-9 =4.86 0-7 m λ= c=λλ = 0 8 =λ 4.86 0-7 0 8 m 4.86 0 7 m = 6.7 0 4 - الصفحة 0 من 09
λ= h mv الدرس الثاين: نظرية الكم والذرة Quantum Theory and the Atom منوذج بور لذرة اهليدروجني: ( ذرة اهليدروجني هلا مستوايت طاقة حمددة فقط - تسمى احلالة األقل طاقة واملسموح هبا للذرة حالة االستقرار. - تسمى احلالة اليت تكتسب فيها الذرة طاقة حالة اإلاثرة. 2( اإللكرتون يف ذرة اهليدروجني يتحرك حول النواة يف مدارات دائرية مسموح هبا فقط. ( كلما صغر مدار اإللكرتون قلت طاقة الذرة أو قل مستوى الطاقة وابلعكسكلماكرب مدار اإللكرتون زادت طاقة الذرة أو زاد مستوى الطاقة. 4( ختصيص عدد صحيح n لكل مدار يسمى العدد الكمي واجلدول التايل يوضح وصف بور للمدارات املسموح هبا ومستوايت الطاقة: مدار بور الذري العدد الكمي( n ) مستوى الطاقة الذري املقابل األول 2 2 الثاين الثالث 4 4 الرابع 5 5 اخلامس 6 6 السادس 7 7 السابع طيف اهليدروجني اخلطي: ( تكون ذرة اهليدروجني يف احلالة املستقرة عندما يكون اإللكرتون الوحيد يف مستوى الطاقة =n وال تشع الذرة طاقة يف هذه احلالة. 2( عندما تضاف طاقة من مصدر خارجي ينتقل اإللكرتون إىل مستوى طاقة أعلى مثل مستوى الطاقة 2=n وهذه االنتقال لإللكرتون جيعل الذرة يف حالة اإلاثرة. ( عندما تكون الذرة يف حالة اإلاثرة ميكن أن ينتقل اإللكرتون من مستوى الطاقة األعلى إىل مستوى الطاقة األقل ونتيجة هلذا االنتقال ترسل الذرة فوتوان له طاقة تساوي الفرق بني طاقة املستويني وتنتج: سالسل فوق بنفسجية )ليمان( عند انتقال اإللكرتوانت إىل مستوى =n a( سالسل مرئية )ابملر( عند انتقال اإللكرتوانت إىل مستوى 2=n b( سالسل حتت احلمراء )ابشن( عند انتقال اإللكرتوانت إىل مستوى =n c( عيوب منوذج بور: ( مل يستطيع تفسري أطياف عناصر أخرى غري طيف اهليدروجني. 2( مل يفسر السلوك الكيميائي للذرات. ( الفهم اخلاطئ يف حركة اإللكرتوانت يف الذرات أبهنا تتحرك حول النواة يف مدارات دائرية. النموذج امليكانيكي الكمي للذرة The Quantum Mechanical Model of the Atom اقتنع العلماء بعدم صحة منوذج بور فوضعوا تصورات جديدة ومبتكرة تبنيكيف تتوزع اإللكرتوانت يف الذرات: ( مبدأ لوي دي برويل: قام بتفسري مستوايت الطاقة الثابتة يف منوذج بور واعتقد أن للجسيمات املتحركة خواص املوجات. لفظيا : "إذاكان لإللكرتون حركة املوجة وكان مقيدا مبدارات دائرية أنصاف أقطارها اثبتة فإنه يستطيع إشعاع موجات ذات أطوال موجية وترددات وطاقات معينة فقط". رايضيا : اشتق املعادلة التالية اليت توضح العالقة بني اجلسيم واملوجة الكهرومغناطيسية: حيث: λ =الطول املوجي h =اثبت بالنك m= كتلة اجلسيم V= السرعة الصفحة من 09
كلما زادتكتلة اجلسم املتحرك فإن طول املوجة املصاحب حلركته تكون قصرية )عالقة عكسية(. 2( مبدأ هايزنربج للشك: ساهم بشكل فعال يف معرفة خفااي النماذج الذرية. لفظيا : a( من املستحيل معرفة سرعة جسيم ومكانه يف الوقت نفسه بدقة. b( من املستحيل حتديد مسارات اثبتة لإللكرتوانت ولكن ميكن معرفة املكان الذي حيتمل أن يوجد فيه إلكرتون حول النواة. ( معادلة شرودجنر املوجية: مت اشتقاق معادلة على اعتبار أن إلكرتون ذرة اهليدروجني موجة. النموذج املوجي)الكمي( للذرة: هو النموذج الذي يعامل اإللكرتوانت على أهنا موجات. مقارنة بني منوذج بور والنموذج املوجي)الكمي(: النموذج املوجي)الكمي( منوذج بور ينطبق على ذرة اهليدروجني فقط. ينطبق على ذرة اهليدروجني وذرات العناصر األخرى. حيدد طاقة اإللكرتون بقيم معينة. حيدد طاقة اإللكرتون بقيم معينة. حياول وصف مسار اإللكرتون حول النواة. حياول وصف مسار اإللكرتون على أنه منطقة ثالثية األبعاد حول النواة حيتمل تواجد اإللكرتون فيها. دالة املوجة: هيكل حل ملعادلة شرودجنر وترتبط مع احتمالية وجود اإللكرتون ضمن حجم معني من الفراغ حول النواة. اجملال)املستو (الذري: هو اجملال الذي يتنبأ مبنطقة ثالثية األبعاد لإللكرتون حول النواة السحابة)الكثافة( االلكرتونية: عبارة عن صورة حلظية حلركة اإللكرتون حول النواة حيث متثلكل نقطة فيها موقع اإللكرتون عند حلظة معينة من الوقت. متثل الكثافة العالية للنقاط قرب النواة االحتمالية العليا لوجود اإللكرتون يف هذا املوقع. جماالت ذرة اهليدروجني Hydrogen' Atomic Orbital اجملاالت)األفالك(الذرية للهيدروجني: عدد الكم الرئيس( n ): هو العدد الذي يعرب عن احلجم النسيب وطاقة اجملاالت الذرية. n=4,5,6,7, كلما,2, زادت قيمة nكل زاد حجم اجملال وابلتايل تزداد طاقته. n حتدد مستوايت الطاقة الرئيسة للذرة فمستوى الطاقة األول =n ومستوى الطاقة الثاين 2=n وهكذا... حتتوي مستوايت الطاقة الرئيسة على مستوايت فرعية. يزداد عدد املستوايت الفرعية للطاقة يف مستواها الرئيس بزايدة قيمة nكما يف اجلدول التايل: 7 6 5 4 2 مستوى الطاقة الرئيس 4 4 4 4 2 عدد املستوايت الفرعية أشكال اجملاالت: اجملال : مجيعها كروية الشكل ويكون جمال واحد ويزداد حجم اجملال بزايدة عدد الكم الرئيس n اجملال p :مجيعها تتكون من فصني ويكون ثالثة جماالت 2p x, 2p y, 2p z اجملال: d مجيعها ليس هلا الشكل نفسه. اجملال f: أشكال معقدة متعددة الفصوص. الصفحة 2 من 09
اجلدول التايل يوضح مستوايت الطاقة األربعة األوىل: عدد الكم املستوايت ( n )الرئيس الفرعية S 2 p p d p 4 d f عدد اجملاالت يف املستوايت الفرعية 5 5 7 جمموع اجملاالت يف مستوى الطاقة ) 2 n )الرئيس 4 9 6 الصفحة من 09
2.59 حل أسئلة التقومي نظرية الكم والذرة Quantum Theory and the Atom ( ملاذا حيتوي طيف االنبعاث الذري على ترددات معينة للضوء حسب منوذج بور الذري. ألن هذه الرتددات املنبعثة مرتبطة ابلطاقةكما يف املعادلةhλ E photon = لذلك تنبعث الفوتوإلكرتوانت ذات الطاقة احملددة فقط. 2( عدد املستوايت الفرعية املوجودة يف مستوايت الطاقة الرئيسة األربعة لذرة اهليدروجني. )اتبع اجلدول يف األسفل( ( حدد اجملاالت الذرية يفكل مستو فرعي, ويفكل مستو فرعي p ملستوايت الطاقة الرئيسة األربعة لذرة اهليدروجني. جمموع اجملاالت يف مستوى الطاقة عدد الكم املستوايت عدد اجملاالت يف املستوايت الرئيس( (n 2 الفرعية الفرعية الرئيس n S 4 2 p 9 p 5 d p 6 4 5 d 7 f 4( ملاذا يكون موقع اإللكرتون يف ذرة غري معلوم بدقة. ابستخدام مبدأ هاينزبرج للشك والطبيعة املوجية-اجلسيمية وكيف يعرف موقع اإللكرتوانت يف الذرات بسبب صعوبة حتديد مكان وسرعة اإللكرتون يف نفس الوقت. عن طريق اجملال )الفلك( الذري وهي املنطقة ثالثية األبعاد الحتمال وجود اإللكرتون حول النواة. 5( كم مرة يساوي نصف قطر مدار ذرة اهليدروجني السابع نصف قطر مدارها األول حسب نظرية بور علما أبن نصف القطر املداري األول= 0.0529nm & نصف القطر املداري السابع= 2.59nm = 48.96 مرة 0.0529 6( قارن بني منوذج بور والنموذج الكمي للذرة. النموذج املوجي)الكمي( منوذج بور ينطبق على ذرة اهليدروجني وذرات العناصر األخرى ينطبق على ذرة اهليدروجني فقط حيدد طاقة اإللكرتون بقيم معينة حيدد طاقة اإللكرتون بقيم معينة حياول وصف مسار اإللكرتون أبنه منطقة ثالثية األبعاد حول النواة حيتمل تواجد اإللكرتون فيها. حياول وصف مسار اإللكرتون حول النواة يف مسارات دائرية. الصفحة 4 من 09