مستوى طاقة

من ويكيبيديا، الموسوعة الحرة

مستوى الطاقة فى الفيزياء الجزيئية وكيمياء الكم هى كمة من الطاقة لحالة ترابط ميكانيكية كمية . ويتم إستخدام المصطلح غلاف الطاقة كمرجع للتوزيع الإلكتروني فى الذرة أو الجزيء . وطبقا لنظرية الكم فإن الإلكترون يوجد فقط حالات " مدارات " معينة , وعلى هذه فهناك أغلفة طاقة معينة يمكن أن تكون موجودة . أى أن هذا يعنى طاقة الكيف تكون فى شكل كمات ( شاهد الطيف المستمر لمزيد من التفاصيل ) . وطبقا لتعريفات طاقة الوضه التقليدية , فإن طاقة الوضع تساوى صفر عند اللا نهاية , مما يؤدى لوجود طاقة وضع سالبة لحالة ترابط الإلكترون .

ويقال على مستويات الطاقة أنها تنحل , لو أن نفس مستوى الطاقة تم الوصول إليه باكثر من حالة كم ميكانيكية . وتسمي مستويات طاقة منحلة .

وبصفة عامة , فإن حالة الطاقة الجزيئية , أى حالة إيجن للهاملتونية الجزيئية هى ناتج للمكونات الإلكترونية , واللإهتزازية , والدورانية :

E = E_\mathrm{electronic}+E_\mathrm{vibrational}+E_\mathrm{rotational}\,

حيث Eelectronic هى قيمة متجه إيجن للهاملتونية الجزيئية الإلكترونية ( قيمة طاقة وضع السطح فى حالة الإتزان فى هندسة الجزيء .

ويتم تسمية أغلفة الطاقة الجزيئية طبقا مصطلحات الرموز الجزيئية .

والطاقة المحددة لهذه المكونات تتغير مع طاقة الحالة (المدار ) والمادة .

فهرست

[تحرير] التفاعلات التى تحدد طاقة إلكترون مرتبط فى ذرة مفردة

بفرض أن هناك إلكترون فى مدار ذري . طاقة حالته تكون غالبا محددة بقوى الجذب الكهرستاتيكية بين شحنة الإلكترون السالبة و شحنة النواة الموجبة ، ويمكن حسابها باستخدام عدد الكم الرئيسي n .

وعموما فإن هناك تفاعلات عديدة تؤدى لتغييرات بسيطة لمستوى الطاقة ، والتى يمكن حسابها عن طريق أعداد الكم الإلكترونية الأخرى , l, ml, ms . وعند وصف الدالة الموجية للإلكترون بدقة أكثر ,’ يؤدى ذلك إلى إنقسام مستويات الطاقة وبالتالي تنحى فكرة إنحلال مستويات الطاقة.

القائمة التالية تعطى فكرة عامة لأهم التصحيحات لمستويات الطاقة.

[تحرير] حالة مدار مستوى الطاقة

مستوى الطاقة ينشأ من تفاعل القوى الكهرستاتيكية بين الإلكترون وشحنة نواة الذرة الموجبة , ومن الطاقة الناشئة العزم الزاوي للإلكترون ( حركية , مغناطيسية )

قيمتها النمطية 10...103 إلكترون فولت .

[تحرير] التفاعل الكهرستاتيكي بين الإلكترون والإلكترونات الأخرى

لو أن هناك أكثر من إلكترون حول النواة , فإن التفاعل بين الإلكترونات وبعضها يؤدى لزيادة مستوى الطاقة . وغالبا ما يتم تجاهل هذه التفاعلات لو أن التداخل فى الفضاء لدالة الإلكترون الموجية قليل .

[تحرير] ظاهرة زيمان

شاهد المقالة الرئيسية : ظاهرة زيمان

عزم المدار الزاوي للإلكترون المقابل للعزم المغناطيسي , يتفاعل مع المجال المغناطيسي الخارجى ( تفاعل كهرمغناطيسي) .

وتكون طاقة التفاعل : U = − μB with μ = qL / 2m

[تحرير] ظاهرة زيمان عند الإخذ فى الإعتبار اللف

وهنا يتم الأخذ فى الإعتبار كل من العزم ثنائي القطب الناتج من العزم الزاوي للمدار والعزم المغناطيسي الناتج من لف الإلكترون .

وتبعا للتأيد النسبي للتأثيرات ( معادلة ديراك ) , فإن العزم الزاوي الناتج من لف الإلكترون μ = − μBgs حيث g معامل الجيرو-مغناطيسية (ويكون تقريبا 2). μ = μl + gμs وعلى هذا تصبح طاقة التفاعل UB = − μB = μBB(ml + gms).

[تحرير] فصل التركيب الدقيق

تأثير لف المدار ( شاهد التركيب الدقيق ) . وقيمته النمطية 10 − 3 إلكترون فولت .

[تحرير] التركيب الفائق الدقة

التزاوج بين اللف النووي ( شاهد التركيب فائق الدقة ) وقيمته النمطية 10 − 4 إلكترون فولت .

[تحرير] ظاهرة ستارك

التفاعل مع مجال كهربي خارجي ( شاهد ظاهرة ستارك )

[تحرير] ظاهرة باشين-باك

[تحرير] شاهد أيضا

[تحرير] المصادر

  • ويكيبيديا الإنجليزية .