مستويات طاقة ذرة الهيدروجين

مستويات الطاقة في ذرة الهيدروجين

تتكون ذرة الهيدروجين من نواة يدور حولها إلكترون واحد في مدار معين، حيث لا يستطيع الإلكترون تحديد المدار الذي يدور به، لكن له مستويات طاقة مخصصة للدوران بها، من واحد إلى خمسة، ولكي ينتقل الإلكترون من مستوى طاقة أعلى إلى أدنى، يجب أن يكتسب طاقة من خلال امتصاصه للضوء، لكن عند انتقاله من مستوى طاقة أدنى إلى أعلى فإنّه يبعث طاقة اعتمادًا على فرق الطاقة بين المستويين.

نموذج بور لذرة الهيدروجين

ينص نموذج بور للذرة الهيدروجينية (بالإنجليزية: Bohr's model of hydrogen ) بأنّ الإلكترونات تدور حول النواة في مدارات محددة، وتنتقل من مدار إلى آخر، إذ لكل مدار طاقة تختلف عن الآخر، وتوصّل إلى العلاقة الرياضيّة التي تُوضّح طاقة كل مدار كالتالي:

E(n)=-1/n2.13.6eV

كما شرح نموذج بور آلية تغير مستويات الطاقة اعتمادًا على امتصاصها للفوتونات، أو إشعاعها لها، ووضع قانون أيضًا يوضح فيه طاقة الفوتون، وكان المأخذ الوحيد على نموذج بور أنّه لا يمكن تطبيقه إلّا على الذرات التي تحتوي على إلكترون واحد كالهيدروجين.

الخطوط الطيفية لذرة الهيدروجين

تتشكل الخيوط الطيفية لذرة الهيدروجين عند امتصاص الذرة كميّة من الطاقة، فيُساهم ذلك في انتقال الإلكترون من مداره نحو مدار أبعد، ويُحدد المدار الذي ينتقل إليه اعتمادًا على كميّة الطاقة التي يكتسبها، والتي تساوي الفرق في الطاقة بين مستويات الطاقة لها؛ إذ كلما زادت الطاقة، يُصبح التباعد بين المستويات أقل، حيث وضح ذلك نموذج بور بأنّ المسافة بين المدارات غير متساوية، والتغيّر الحاصل في الطاقة بين المستويات لذرة الهيدروجين يولّد ضوء له تردد معين، وأثبت بور بأنّ طيف الانبعاث لذرة الهيدروجين يتكوّن من 4 ترددات مختلفة، واعتمادًا على الأطوال الموجيّة لهذه الترددات استطاع بور حساب الطاقة التي يمتلكها إلكترون ذرة الهيدروجين في كل مستوى طاقة ينتقل إليه.

وحدة قياس الطاقة في الذرة

في علم الفيزياء الذري والنووي، تُعد إلكترون فولت (بالإنجليزية: Electron volt) هي الوحدة المستخدمة لقياس الطاقة في الذرة، ومقداره هو 1.602 × 10  erg، أو 1.602 × 10  جول ، وهي الطاقة التي تُكتسب بواسطة الإلكترون ذو الشحنة السالبة عندما يُسرّع من خلال فرق جهد مقداره واحد فولت، وترمز ب (ev).