تبلیغات
mosakazem - نیلز بور
دوشنبه 27 شهریور 1391

نیلز بور

   نوشته شده توسط: mosakazem علی ومحمدزالی پور    

[ویرایش]

نیلز هنریک دیوید بور در هفتم اکتبر سال ۱۸۸۵ میلادی در كپنهاگ دانمارك به دنیا آمد. پدر او كریستیان بور، استاد فیزیولوژی دانشگاه كپنهاگ و مادرش اِلن آلدر بور دختر یك خانوادهٔ یهودی دانماركی و سرشناس در مراكز بانكی و پارلمانی بود. خانوادهٔ بور كلیسا نمی‌رفتند ولی مادر خانواده برخلاف اینکه یهودی بود توافق كرده بود كه بچه‌ها مسیحی بارآورده شوند. بور در سال ۱۹۰۳ در رشتهٔ فیزیك دانشگاه كپنهاگ نام‌نویسی كرد. در دانشگاه نیلز با انجام آزمایشهایی دربارهٔ نیروی کشش سطحی آب و اندازه‌گیری آن نیرو، توانست خود را برتر از دیگران نشان دهد و به پاس انجام آن كار، مدال طلای آكادمی علوم و ادبیات دانمارك را به‌دست آورد. وی در سال ۱۹۱۱ با نوشتن پایان‌نامه‌ای دربارهٔ نظریهٔ الكترونی فلزات كه تأكید آن بر نارسایی‌های فیزیك كلاسیك درتوضیح رفتار ماده در سطح اتمی بود درجهٔ دكترای خود را دریافت كرد. نوشتن آن پایان‌نامه آغازی بر تحقیقات بعدی او بود.

فعالیت‌های بین‌المللی [ویرایش]

مقبره نیلز بور در کپنهاگ در دانمارک

فرهنگستان علوم سوئد در نوامبر سال ۱۹۲۲ جایزهٔ نوبل فیزیك را به نیلز بور اعطاء كرد. او ششمین دانماركی و نخستین فیزیكدان دانماركی بود كه به آن نشان افتخار دست می‌یافت. بور در دههٔ ۱۹۳۰ ضمن ادامهٔ كار برروی نظریهٔ كوانتومی، سهمی نیز در پیش‌برد زمینهٔ جدید فیزیك هسته ای داشت. برداشت او از هستهٔ اتم كه وی آن را به "قطره‌ای مایع" تشبیه كرد، قدم مهمی در راه درك پدیده‌های هسته‌ای بسیاری شد. مدل او به‌ویژه در درك نحوهٔ شكافت هستهٔ اتم كه در سال ۱۹۳۹ مشاهده شد نقشی كلیدی داشت. پس از جنگ جهانی دوم، بور به منظور محدود ساختن خطرات جنگ هسته‌ای در ماه ژوئن ۱۹۵۰ نامهٔ سرگشاده‌ای خطاب به سازمان ملل متحد نوشت و درخواست خویش مبنی بر ایجاد یك «دنیای آزاد» را به عنوان پیش‌شرط صلح تكرار كرد وی پیش از این نیز در زمینهٔ صلح بین‌الملی تلاش کرده بود. از جمله فعالیت‌های علمی بعدی او می‌توان به نقش رهبرانهٔ او در سال ۱۹۵۵ در سامان دادن به مؤسسه‌ای دانماركی برای استفادهٔ سازنده از كارمایهٔ هسته‌ای اشاره کرد.

نظریه اتمی [ویرایش]

تمبر یادبود نیلز بور و تئوری اتمی او - دانمارک

بور در پی استقرار در كپنهاك به اندیشه دربارهٔ جنبه‌های نظری مدل اتم هسته‌دار رادرفورد ادامه داد. این مدل مانند منظومهٔ شمسی بسیار كوچك بود یعنی هسته‌ای در مرکز، به مثابهٔ خورشید و الكترون‌هایی در حال گردش به گرد آن به مثابهٔ سیاره‌ها، فیزیكدانان طرح کلی آن را پذیرفته بودند اما در آن اشكال بزرگی كه امروزه آن را ناهنجاری می‌خوانند می‌دیدند. به موجب نظریهٔ الكترومغناطیس، ذرهٔ باردار و چرخانی مانند الكترون باید در هر دور گردش مقداری انرژی به صورت تابش پخش کند و در نتیجه بخشی از انرژی خود را از دست بدهد. طبق تئوری در چنین حالتی دایرهٔ مسیر باید مارپیچ‌وار تنگ و تنگ‌تر شود و الكترون سرانجام به درون هسته سقوط كند اما این وضع پیش نیامده و الكترون‌ها به داخل هسته فرو نمی‌ریزند و اتم به مدت نامحدود پایدار باقی می‌ماند. چنین ناهنجاری در رفتار الکترون مغایر با پیش‌بینی نظریهٔ الكترومغناطیس بود. بور برای یافتن توضیح مسأله شیوهٔ تازه‌ای به كار برد و گفت: تئوری بی تئوری. الكترون تا زمانی كه به چرخش ادامه می‌دهد هیچ تابشی از خود به بیرون نمی‌فرستد. او این را در حالی می‌گفت كه نظریه و شواهد آزمایشگاهی، هر دو، نشان می‌دادند كه وقتی هیدروژن حرارت ببیند از خود نور تابش میكند و عقیده این بود كه آن نور از الكترون اتم هم تابش می‌شود. بور در سال ۱۹۱۳ با آن روش به تجسم ساختاری برای اتم دست یافت. بور در توضیح چگونگی رفتار الكترون اظهار داشت كه الكترون در رفتن از مداری به مدار دیگر انرژی، بصورت بسته یا پیمانه‌هایی از انرژی تشعشعی جذب یا تابش میكند (چیزی كه امروزه فوتون یا كوانتوم نور نامیده می‌شود). هرچه طول موج تابیده كمتر باشد انرژی فوتون آن بیشتر است. هیدروژن سه خط طیفی روشن به رنگهای قرمز، سبز متمایل به آبی و آبی دارد. بور تشریح كرد كه این خطوط رنگی واضح طیف همان تابش‌های اتم هیدروژن‌اند. نور قرمز هنگامی تابش می‌شود كه الكترون از مدار سوم به مدار دوم بجهد و نور سبز متمایل به آب‌ی مربوط به جهش الكترون از مدار چهارم به دوم است. در آغاز بسیاری از فیزیكدانان مسن‌تر از جمله ج.ج تامسون دربارهٔ درستی نظریهٔ بور تردید كردند اما رادرفورد از حامیان آن شد بطوریكه نظریهٔ جدید سرانجام پذیرفته شد.

مشکلات نظریهٔ بور [ویرایش]

سه مشکل عمدهٔ نظریهٔ بور به بیان ساده به شرح زیر می‌باشد:

  1. در نظریهٔ بور توضیحی برای چگونگی پخش جمعیّت الکترون‌های اتم‌های چند الکترونی وجود نداشت. یعنی معلوم نبود که چند الکترون در هر مدار قرار می‌گیرند. این از بابت آن بود که آزمایش‌های او روی اتم هیدروژن که تک‌الکترونی است صورت گرفته بود.
  2. وضعیت مدارهای مجاز(پایدار) در نظریهٔ بور مشخص نیست. به این معنا که معلوم نیست که زاویه دارند یا در یک صفحه قرار گرفته‌اند.
  3. در ضمن الزامی نیست که مداری با بیشترین شعاع، دارای بیشترین انرژی هم باشد در حالی که بور عکس این مطلب را گفته بود.

نظریه بور

نظریه بور، نکات زیر را در بر می گیرد :

  • الکترون‌ها مانند سیارات که به دور خورشید می‌گردند، در مدارهای معینی به نام تراز به دور هسته می گردند. او عبارت ریاضی کلاسیک برای نیرویی که الکترون را در یک خط مستقیم نگاه می‌دارد و نیرویی که الکترون را به درون می‌کشاند معادلاتی به وجود آورد. هر تراز با یک حروف الفبایی (O ، N ، M ، L ، K ،...) یا یک عدد (1 ،2 ، 3 ، 4 ، 5 ،...) مشخص می‌شود.
  • الکترون‌ها در مدار نسبتا پایدار می‌مانند و در یک اتم معین ، انرژی‌های معینی می‌توانند داشته باشند. بنا به نظریه بور ، یک الکترون می‌تواند برای مدتی طولانی در یک مدار حرکت کند یا در مداری دیگر به فاصله دورتر برای مدتی طولانی سیر کند ولی نمی‌تواند در زمانی قابل اندازه گیری میان دو مدار بماند. بنابر تئوری بور ، وقتی یک الکترون از مداری به مدار دیگر برود، انرژی آن به مقدار معینی تغییر می‌کند که آن را یک کوانتوم انرژی می‌گویند.
  • برای جدا کردن اجسامی که جذب یکدیگر شده‌اند انرژی لازم است. برای جابه جا شدنالکترون از یک تراز انرژی به تراز دیگر مقدار انرژی کاملا معین و خاصی لازم است. انرژی لازم برای آنکه یک الکترون از هسته دور شود در سیستم به صورت انرژی پتانسیل ذخیره می‌شود. وقتی الکترون‌های یک اتم تا حد امکان به هسته نزدیک باشد اتم در حداقل انرژی که حالت پایه است، قرار گرفته است. اگر اتمها در قوس الکتریکی یا شعله چراغ گاز گرم شوند، انرژی جذب کرده و الکترون به تراز بیرونی‌تری که انرژی بیشتری دارد می‌جهد، اتم در این شرایط در حالت برانگیخته است.
     
  • هرگاه الکترون از مدار بالاتر (برانگیخته) به مدار یا تراز یا بیشتر فرو افتد مقدار انرژی معینی از اتم تابش می کند که معمولا این اختلاف انرژی اتم بین دو حالت برانگیخته و پایه به صورت انرژی نوری کوانتوم نور) است.

ساختمان اتم با استفاده از مدل بور

دانستیم که مدارها با اعداد صحیح شماره گذاری می‌شوند. عدد 1 نزدیکترین مدار به هسته است و حداکثر عده الکترونها در یک مدار 2n2 است که n شماره مدار است.

یک قائده کلی برای پیشگویی عده الکترونها این است که مدار خارجی نمی‌تواند بیش از هشت الکترون داشته باشد. نخستین مدار حداکثر می‌تواند دو الکترون داشته باشد که هیدروژن با عدد واقعی یک که الکترون دارد و هلیم در این مدار قرار می‌گیرند

جدول تناوبی عنصرهای شیمیایی‏، نمایشی از عنصرهای شیمیایی شناخته شده‌است که بر اساس ساختار الکترونی مرتب گردیده‌است به‌گونه‌ای که بسیاری از ویژگی‌های شیمیایی عنصرها به صورت منظم در طول جدول تغییر می‌کنند.

جدول اولیه بدون اطلاع از ساختار داخلی اتم‌ها ساخته شد: اگر عناصر را بر حسب جرم اتمی آنها مرتب نمائیم، و آنگاه نمودار خواص معین دیگر آنها را بر حسب جرم اتمی رسم نمائیم، می‌توان نوسان یا تناوب این خواص را بصورت تابعی از جرم اتمی مشاهده نمود. نخستین کسی که توانست این نظم را مشاهده نماید، یک شیمیدان آلمانی به نام یوهان ولفگانگ دوبراینر بود. او متوجه تعدادی تثلیث از عناصر مشابه شد:

فهرست عناصر بر پایه نام، علامت اختصاری و عدد اتمی موجود است. شکل زیر جدول تناوبی عناصر شناخته شده را نمایش می‌دهد. هر عنصر با عدد اتمی و علامتهای شیمیایی. عناصر در یک ستون («گروه») از لحاظ شیمیایی مشابه می‌باشند.

گروه ۱ ۲ ۳ ۴ ۵ ۶ ۷ ۸
دوره
۱ ۱
H

۲
He
۲ ۳
Li
۴
Be


۵
B
۶
C
۷
N
۸
O
۹
F
۱۰
Ne
۳ ۱۱
Na
۱۲
Mg


۱۳
Al
۱۴
Si
۱۵
P
۱۶
S
۱۷
Cl
۱۸
Ar
۴ ۱۹
K
۲۰
Ca

۲۱
Sc
۲۲
Ti
۲۳
V
۲۴
Cr
۲۵
Mn
۲۶
Fe
۲۷
Co
۲۸
Ni
۲۹
Cu
۳۰
Zn
۳۱
Ga
۳۲
Ge
۳۳
As
۳۴
Se
۳۵
Br
۳۶
Kr
۵ ۳۷
Rb
۳۸
Sr

۳۹
Y
۴۰
Zr
۴۱
Nb
۴۲
Mo
۴۳
Tc
۴۴
Ru
۴۵
Rh
۴۶
Pd
۴۷
Ag
۴۸
Cd
۴۹
In
۵۰
Sn
۵۱
Sb
۵۲
Te
۵۳
I
۵۴
Xe
۶ ۵۵
Cs
۵۶
Ba
*
۷۱
Lu
۷۲
Hf
۷۳
Ta
۷۴
W
۷۵
Re
۷۶
Os
۷۷
Ir
۷۸
Pt
۷۹
Au
۸۰
Hg
۸۱
Tl
۸۲
Pb
۸۳
Bi
۸۴
Po
۸۵
At
۸۶
Rn
۷ ۸۷
Fr
۸۸
Ra
**
۱۰۳
Lr
۱۰۴
Rf
۱۰۵
Db
۱۰۶
Sg
۱۰۷
Bh
۱۰۸
Hs
۱۰۹
Mt
۱۱۰
Ds
۱۱۱
Rg
۱۱۲
Cn
۱۱۳
Uut
۱۱۴
Uuq
۱۱۵
Uup
۱۱۶
Uuh
۱۱۷
Uus
۱۱۸
Uuo

* لانتانیدها ۵۷
La
۵۸
Ce
۵۹
Pr
۶۰
Nd
۶۱
Pm
۶۲
Sm
۶۳
Eu
۶۴
Gd
۶۵
Tb
۶۶
Dy
۶۷
Ho
۶۸
Er
۶۹
Tm
۷۰
Yb
** آکتینیدها ۸۹
Ac
۹۰
Th
۹۱
Pa
۹۲
U
۹۳
Np
۹۴
Pu
۹۵
Am
۹۶
Cm
۹۷
Bk
۹۸
Cf
۹۹
Es
۱۰۰
Fm
۱۰۱
Md
۱۰۲
No

در اینجا روشهای دیگر برای نمایش جدول ارائه شده‌اند:
جدول استاندارد - جدول جایگزین - جدول ضد - جدول بزرگ - جدول عظیم - جدول عریض - جدول توسعه یافته - جدول ساختاری - فلزات و غیر فلزات

کد رنگ برای اعداد اتمی:

  • عناصر شماره گذاری شده با رنگ آبی ، در دمای اتاق مایع هستند؛
  • عناصر شماره گذاری شده با رنگ سبز ، در دمای اتاق بصورت گاز می‌باشند؛
  • عناصر شماره گذاری شده با رنگ سیاه، در دمای اتاق جامد هستند.
  • عناصر شماره گذاری شده با رنگ قرمز ترکیبی بوده و بطور طبیعی یافت نمی‌شوند(همه در دمای اتاق جامد هستند.)
  • عناصر شماره گذاری شده با رنگ خاکستری ، هنوز کشف نشده‌اند (و بصورت کم رنگ نشان داده شده‌اند تا گروه شیمیایی را که در آن قرار می‌گیرند، مشخص نماید.(

 

 


 
لبخندناراحتچشمک
نیشخندبغلسوال
قلبخجالتزبان
ماچتعجبعصبانی
عینکشیطانگریه
خندهقهقههخداحافظ
سبزقهرهورا
دستگلتفکر