محتويات
السحابة الإلكترونية هي منطقة حول النواة توجد فيها بروتونات الذرة
إجابة سؤال السحابة الإلكترونية هي منطقة حول النواة توجد فيها بروتونات الذرة هي: عبارة خاطئة، السحابة الإلكترونية هي منطقة تقع خارج النواة توجد فيها الإلكترونات، أما البروتونات والنيوترونات داخل نواة الذرة.
الجدير ذكره أن شحنة البروتونات موجبة والنيوترونات متعادلة الشحنة أي لا تمتلك أي شحنة وبالتالي النواة نفسها تكون موجبة الشحنة، كلاهما يوجد داخل نواة الذرة التي تشكل حيزاً صغيراً من بنية الذرة نفسها، أما المنطقة خارج النواة تتواجد فيها الإلكترونات سالبة الشحنة.
بالرغم من أن البروتونات والنيوترونات لا يوجد بينهما شحنات متضادة تربط بينهما، إلا أنهما متصلتان بقوة جذب تعرف ب اسم القوة النووية القوية، أما الفراغ الموجودة في بنية الذرة والذي يقع خارج النواة يسمى السحابة الإلكترونية Electron Cloud.
يمكن وضع تعريف محدد للسحابة الإلكترونية في الذرة أنها المنطقة التي تدور حول النواة أو المنطقة خارج أو حول النواة والتي ترتبط بالمدار الذري، حيث تتواجد الإلكترونات بشحناتها السالبة في هذه المنطقة خارج نواة الذرة.
استخدم مصطلح ال Electron Cloud أو السحابة الإلكترونية لأول مرة في عام 1925، عندما كان يبحث العلماء عن موضع الإلكترونات من الذرة ونواة الذرة، وحينها توصل العلماء لهذه المنطقة، التي تحتوي في الغالب على الإلكترونات، على عكس البروتونات والنيترونات التي توجد داخل نواة الذرة نفسها.
تدور الإلكترونات في المنطقة حول النواة، كما تدور الكواكب حول الشمس، وذلك وفقاً لمخطط السحابة الإلكترونية، الذي يختلف عن مخطط شهير أخر للنواة الذرة والمعروف باسم Bohr، أو نموذج بور الفيزيائي الذري، يستخدم العلماء مخطط أو نموذج السحابة الإلكترونية من أجل الحصول على خرائط للمدارات الذرية، للتوصل إلى شحنات الإلكترونات السالبة الموجودة خارج منطقة النواة.[1][2]
ما هي السحابة الإلكترونية للذرة
السحابة الإلكترونية هي منطقة من الشحنات السالبة تحيط بمنطقة النواة المرتبطة بالمدار الذري، يعرف علم الرياضيات منطقة السحابة الإلكترونية بأنها منطقة التي ترجحها أكثر الاحتمالات بتواجد الإلكترونات بداخلها.[3]
ما هو الاسم الأخر لمنطقة السحابة الإلكترونية
المجال الاحتمالي.
هو الاسم الأخر لمنطقة السحابة خارج نواة الذرة، ويطلق عليها علمياً اسم probability field، وهو الحيز أو الفضاء حيث من المرجح تواجد الإلكترونات بشحناتها السالبة فيه، في بنية الذرة هذه المناطق أو الفراغ التي تتحرك فيها الإلكترونات، يطلق عليها اسم المدارات.
يقول العلماء أنه من غير المؤكد تحديد مكان تواجد الإلكترونات في بنية الذرة على وجه التحديد، لكن في نفس الوقت من خلال وظائف الموجات الصادرة منه، يمكنهم تحديد مكانه بشكل احتمالي وهذا المجال الاحتمالي أو probability field، يطلق عليه السحابة الإلكترونية.
من الذي اطلق السحابة الإلكترونية في الذرة
عالم الفيزياء النمساوي إرفين شرودنغر.
يعتبر العالم إرفين شرودنغر هو الذي أطلق مفهوم السحابة الإلكترونية في الذرة، ذلك بناءً على ما توصل إليه من سبقه من علماء الفيزياء، مثل عالم الفيزياء النمساوي لويس دي بروي ومجهوداته في موجة الجسيمات المزدوجة مع الكتلة، العالم الألماني في الفيزياء ماكس بلانك وأيضاً ألبرت اينشتاين ومجهوداتهم في علم الفيزياء الكمية.
ليس ذلك فقط، من العلماء الذين استفاد منهم شرودنغر حتى توصل إلى مفهوم السحابة الإلكترونية في الذرة هو العالم الدنماركي في علم الفيزياء نيلس بور، الذي وضع نموذج Bohr لبنية الذرة والفيزيائي الالماني فيرنر هايزنبيرغ.[4]
نموذج رذرفورد وبور الذري فيزياء 4
كما أوضحنا سابقاً أن هناك عدة نماذج لبنية الذرة، أولهم هو مخطط السحابة الإلكترونية الذي أثبت أن عبارة السحابة الإلكترونية هي منطقة حول النواة توجد فيها بروتونات الذرة، هي عبارة خاطئة تماماً، بل أن السحابة الإلكترونية هي منطقة حول أو خارج النواة توجد فيها إلكترونات الذرة سالبة الشحنة، أما البروتونات موجبة الشحنة والنيترونات متعادلة الشحنة توجد داخل منطقة نواة الذرة.
وهناك نموذج أخر ظهر قبل عام 1913 يطلق عليه اسم نموذج رذرفورد للعالم إرنست رذرفورد، الذي وضع تصويراً لبنية الذرة، وقال إنها تتكون من نواة حجمها صغير ووزنها ثقيل للغاية، كما أنها موجبة الشحنات، كما يحيط بهذه النواة الضوء، كما تدور حولها الإلكترونات بشحناتها السالبة في مدارات دائرية.
هناك نموذج أخر وضعه العالم الدنماركي نيلس بور، الذي سمي تيمناً به وعرف باسم نموذج بور الذري، في عام 1913 بدأت مقترحات بور في الظهور حول بنية الذرة وتكوينها، وتناول تحديداً ذرة الهيدروجين والإلكترونات المرتبطة بها، يقول بور أن حركة الإلكترونات في ذرة الهيدروجين تكون في مدارات دائرية حول النواة.
ذكر نموذج بور أنه كلما صغر المدار الذي يدور فيه الإلكترون حول النواة، كلما قلت طاقة الذرة والعكس صحيح، كلما كبر المدار كلما زادت طاقة ذرة الهيدروجين، وهناك حالتان لمستوى الطاقة في الذرة وهما:
- حالة الاستقرار عدما تكون الذرة في أقل مستوى طاقة لديها.
- حالة إثارة وهي عندما تكون الذرة في أعلى مستوى طاقة لديها.[5][6]
هل تمتلك منطقة السحابة الإلكترونية كتلة
نعم، تمتلك منطقة السحابة الإلكترونية كتلة.
أوضحنا خلال السطور السابقة أن السحابة الإلكترونية يطلق عليها أيضاً اسم المجال الاحتمالي، أي الحيز الذي من المرجح أن تتواجد فيه الإلكترونات حول منطقة نواة الذرة وليس بداخلها، وفي الكتب الدراسية التي تتناول هذا الموضوع يذكر أن وزن الإلكترون هو 9.11 10-31 X كجم، وبالتالي السؤال المطروح هنا، هل وزن السحابة الإلكترونية بأكملها يزن نفس هذا الرقم أم لا.
والإجابة هي نعم تزن السحابة الإلكترونية نفس الوزن المذكور لوزن الإلكترون في مناهج الفيزياء وهي بقيمة 9.11 10-31 X، نفسر ذلك من خلال المثال التالي:
إذا كان لديك ملعقة صغيرة وغمستها في نسبة 25% من السحابة الإلكترونية، هل الملعقة هنا تحمل وزن مساوي لنسبة 25% من وزن الإلكترون وهو بقيمة 9.11 10-31 X كجم أم لا؟ الإجابة لا، لأن المعلقة التي تحمل 25% من وزن أو كتلة السحابة الإلكترونية، لديها فرص بنسبة 25% في احتواء إلكترونات بوزن 9.11×0-311.[7]
