نسخة الفيديو النصية
أي مخططات الكثافة يمثل تمثيلًا دقيقًا الموقع المحتمل للإلكترون في ذرة الهيدروجين وفقًا لنظرية الكم للذرة؟
لدينا أربعة أشكال من (أ) إلى (د). توضح مخططات الكثافة السحابة الإلكترونية. وتصف السحابة الإلكترونية الفراغ الموجود حول نواة الذرة الذي يحتمل وجود الإلكترون فيه. تمثل النقطة السوداء الكبيرة في كل مخطط من المخططات النواة، وتمثل النقاط الزرقاء الأصغر الكثافة الإلكترونية. كلما اقتربت النقاط الزرقاء بعضها من بعض، زاد احتمال وجود إلكترون في هذا الموضع. يحتوي مخطط الكثافة في الخيار (أ) على مناطق دائرية من الكثافة الإلكترونية. وبين كل منطقة من هذه المناطق، لا توجد كثافة إلكترونية؛ لذا ليس من المحتمل وجود إلكترون.
مخطط الكثافة هذا يشبه نموذج بور للذرة، حيث تدور الإلكترونات حول النواة في مدارات دائرية مستوية. هذا النموذج قديم نوعًا ما، والمطلوب منا في هذا السؤال هو تحديد مخطط الكثافة طبقًا لنظرية الكم للذرة. كجزء من هذه النظرية، يكون للإلكترونات مجموعة من المواضع الممكنة. وفي أي نقطة زمنية، قد يكون الإلكترون أقرب إلى النواة أو أبعد، وليس على مسافات ثابتة كما يشير الخيار (أ). ولهذا السبب فإن الخيار (أ) ليس إجابة هذا السؤال.
بالإضافة إلى أن مخطط الكثافة يجب أن يتفق مع نظرية الكم، فإنه لا بد أن يمثل الموقع المحتمل للإلكترون في ذرة الهيدروجين. يوجد الإلكترون في ذرة الهيدروجين في المدار 1s، حيث المدار الذري هو تعبير رياضي ثلاثي الأبعاد يصف جزءًا من السحابة الإلكترونية، وهو الموقع الأكثر احتمالًا لوجود الإلكترون في الذرة. المدار 1s كروي الشكل. ينجذب بقوة الإلكترون السالب الشحنة إلى النواة الموجبة الشحنة في ذرة الهيدروجين. لذا من المرجح أن يوجد قريبًا من النواة.
يبدو أن مخطط الكثافة في الخيار (ب) يتفق تمامًا مع هذين المعيارين. بوجه عام، هذا المخطط له شكل دائري يمكن أن يمثل الشكل الكروي للمدار 1s. هذا بالإضافة إلى أن النقاط يقترب بعضها من بعض كلما اقتربنا من النواة. وهذا يشير إلى أن احتمال وجود إلكترون يزداد كلما اقتربنا من النواة. إذن يبدو أن الخيار (ب) هو إجابة هذا السؤال. لكن للتأكد، دعونا نتناول الخيارين (ج)، (د).
لا يحتوي الخيار (ج) على مخطط كثافة دائري، لذا فهو لا يمثل المدار الكروي 1s. ولهذا السبب لا يمكن أن يكون الخيار (ج) هو إجابة هذا السؤال. يحتوي الخيار (د) على مخطط كثافة دائري، لكن الكثافة الإلكترونية لا تزداد عند الاقتراب من النواة. بدلًا من ذلك هناك تجمعات غريبة تزداد فيها كثافة الإلكترونات. لا يوجد ما يجذب الإلكترون إلى النواة في ذرة الهيدروجين، ومن ثم لا يوجد سبب لتكون هذه المناطق. وعليه فإن الخيار (د) ليس إجابة هذا السؤال.
ومن ثم فإن إجابة السؤال الذي يطلب منا تحديد أي مخططات الكثافة يمثل تمثيلًا دقيقًا الموقع المحتمل للإلكترون في ذرة الهيدروجين وفقًا لنظرية الكم للذرة هي الخيار (ب).
