پاسخ:
خیر طبق تئوری های جدید نمیتوان مسیر یا چگونگی حرکت الکترون در فضای اطراف هسته را مشخص کرد و شکل اوربیتال فقط نمودار تصویری معادله ی ریاضی احتمال حضور الکترون در دستگاه مختصات ریاضی است و ربطی به مسیر یا چگونگی حرکت الکترون ندارد.
در مکانیک موجی یا مکانیک کوانتومی، توزیع الکترون در اتمی که دارای چند الکترون باشد، به صورت لایه‌هایی تقسیم شده است. این لایه‌ها نیز شامل یک یا دو لایه فرعی‌اند و هر لایه‌ی فرعی شامل یک یا چند اوربیتال است که به وسیله الکترون‌ها اشغال شده است.
هر یک از الکترون‌های یک اتم با مجموعه‌ای از چهار عدد کوانتومی مشخص می‌شود که به صورت تقریبی بیانگر لایه، لایه‌ی فرعی، اوربیتال و اسپین الکترون است.
از آنجا که شرودینگر الکترون را در فضای اطراف هسته در نظر گرفت، برای اینکه بتواند موقعیت یک الکترون را در فضای اطراف هسته مشخص کند از اعدادی استفاده کرد که به آن اعداد کوانتومی می گویند.
این اعداد عبارتند از: عدد کوانتومی اصلی، عدد کوانتومی اوربیتالی، عدد کوانتومی مغناطیسی و عدد کوانتومی اسپین
1-عدد کوانتومی اصلی (با حرف n نشان می دهیم )
عدد کوانتومی اصلی همان عددی است که بور برای مشخص کردن ترازهای انرژی مدل اتمی خود به کار می برد.
در مدل اتمی شرودینگر به جای ترازهای انرژی، لفظ لایه های الکترونی مورد استفاده قرار گرفت وn نیز سطح انرژی لایه ها را معین می کرد.
n=1 مربوط به پایدارترین لایه الکترونی است و هر چه nبزرگتر باشد لایه الکترونی از اتم دورتر و سطح انرژی آن زیادتر است.
پیرامون هسته اتم حداکثر 7 لایه الکترونی مشاهده شده است.
مواردی که از روی عدد کوانتومی اصلی می توان تشخیص داد:
1-شماره لایه اصلی
2-فاصله لایه اصلی از هسته
3-تعداد زیرلایه در لایه اصلی(شماره لایه اصلی با تعداد زیر لایه ها برابر است)
4-انرژی و پایداری لایه اصلی
الکترون ها در اطراف هسته در لایه های مختلفی حضور دارند. این لایه های الکترونی را از داخل به سمت خارج اتم، بـه ترتیب با اعداد کوانتومی (n یا عدد کوانتومی اصلی):
n=7, n=6, n=5, n=4, n=3, n=2, n=1
و یا با نماد های Q,P,O,N,M,L,K نشان می دهند. الـبته هر لایه ی الکترونی، از یک یـا چنـد زیرلایه تشکیل می شود. در حقیقت n ، تعداد، اندازه و میزان سطح انرژی زیرلایه ها را (در هر لایه) نشان می دهد. یعنی در لایه های دور تر ازهسـته، که n، عدد بزرگ تری است، تعداد زیرلایه ها، بیش تر و اندازه ی آن ها، بزرگ تر و سطح انرژی آن ها، بالاتر می باشد.
نکته:
هر لایه الکترونی مثل لایه ی n، دارای n2 اوربیتال است و حداکثر، گنجایش 2n2 الکترون را داراست. مثلاً لایه ی 1 (K)، دارای 1 اوربیتال است و حداکثر 2 الکترون را می تواند در خود جای دهد. هم چنین، لایه ی 2 (L)، دارای 4 اوربیتال است و حداکثر 8 الکترون را می تواند در خود جای دهد. لایه ی 3 (M)، نیز دارای 9 اوربیتال است و حداکثر 18 الکترون را می تواند در خود جای دهد و ...
2-عدد کوانتومی اوربیتالی (L):
هر لایه اصلی، شامل یک یا چند لایه فرعی یا تراز فرعی است. شمار لایه‌های فرعی در یک لایه‌ی اصلی برابر با مقدار n است.
مثلا در لایه یک، فقط یک لایه‌ی فرعی است و یا در لایه‌ی دو، دو لایه‌ی فرعی داریم.
مواردی که عدد کوانتومی اوربیتالی مشخص می کند:
1-نوع اوربیتال(s،p،d،f)
2-تعداد اوربیتالها که از فرمول (2L+1) بدست می آید.
3-شکل اوربیتال
کروی شکلs=
دمبلی شکل=p
Dوf به دلیل پیچیده بودن شکل هندسی خاصی نمی توان به آنها اخصاص داد.
L در لایه‌ی فرعی با یک عدد کوانتومی فرعی (Subsidiary Quantum Number) یا ال (l) مشخص می‌شود.
مقادیر l برای لایه‌های فرعی با مقدار n لایه‌ی اصلی تعیین می‌شود و می تواند مقادیری بین 0تاn-1 باشد
برای مثال اگر n برابر یک باشد، تنها مقدار l برابر صفر است و فقط یک لایه‌ی فرعی داریم.
اگر n برابر 2 باشد، دو لایه فرعی یعنی صفر و یک و اگر n برابر 3 باشد، سه لایه فرعی یعنی صفر و یک و دو داریم.
که این مقادیر را با نمادهای s(L=0)، p(L=1)، d(L=2) ،f(L=3) نشان میدهند.
پس برای نمایش لایه‌های فرعی، از نمادهای زیر نیز استفاده می‌شود. یعنی:
لایه فرعی 0 با نماد s
لایه فرعی 1 با نماد p
لایه فرعی 2 با نماد d
لایه فرعی 3 با نماد f
چهار نشانه‌ی نخست، حروف اول صفت‌های تیز (Sharp)، اصلی (Principal)، پراکنده (Diffuse) و بنیادی (Fundamental) هستند که قبلاً برای مشخص‌کردن خط‌های طیفی به‌کار می‌رفتند.
برای مقادیر l بزرگتر از 3، این حروف به ترتیب الفبایی ادامه می‌یابد. یعنی g و h و i و غیره.
با ترکیب عدد کوانتومی اصلی با یکی از این حروف، راه ساده‌ای برای مشخص کردن لایه‌های فرعی پیدا می‌شود. به عنوان مثال:
لایه n=2 و l=0 را لایه‌ی فرعی 2s می‌نامند. یا
لایه n=2 و l=1 را لایه‌ی فرعی 2p می‌نامند.
که به ترتیب داریم: 1s، 2s، 2p، 3s، 3p، 3d، 4s، 4p، 4d، 4f و الی آخر.
انرژی الکترون‌های هر لایه با افزایش مقدار l افزایش می‌یابد برای مثال انرژی الکترون‌های لایه n=3 به ترتیب افزایش برابر است با 3d>3p>3s
اوربیتال:
هر لایه‌ی فرعی شامل یک یا چند اوربیتال است. تعداد اوربیتالها در یک لایه‌ی فرعی طبق فرمول زیر محاسبه می‌شود:
تعداد اوربیتالها = 2l+1
برای مثال در لایه فرعی l=0 یک اوربیتال وجود دارد.
در لایه فرعی l=1 ، سه اوربیتال وجود دارد.
در لایه فرعی l=2 پنج اوربیتال وجود دارد.
بنابراین لایه فرعی s شامل یک اوربیتال، لایه فرعی p شامل سه اوربیتال، لایه فرعی d شامل پنج اوربیتال و لایه فرعی f شامل هفت اوربیتال است و الی آخر.
در هر اوربیتال 2 الکترون قرار می‌گیرد.
3-عدد کوانتومی مغناطیسی(ml):
این عدد جهت گیری اوربیتالها در فضا را معین می کند.
هر یک از اوربیتال‌های یک لایه‌ی فرعی، با عدد کوانتومی مغناطیسی اوربیتال یا ml مشخص می‌شود.
عدد کوانتومی مغناطیسی همه اعداد بین+Lتا-L را شامل می شود.
(هر زیر لایه 2L+1اوربیتال دارد و تنها وجه تمایز اوربیتالها در یک زیر لایه جهت گیری آنها است.)
مثلا
برای l=0 تنها مقدار مجاز ml، صفر است (یک اوربیتال s).
برای l=1 مقدار مجاز ml می‌تواند -1, 0, +1 باشد (سه اوربیتال p).برای l=2 مقدار مجاز ml می‌تواند -2, -1, 0, +1, +2 باشد (پنج اوربیتال d).
4-عدد کوانتومی مغناطیسی اسپین(ms):
هر الکترون علاوه بر این که به دور هسته چرخش می کند به دور محور خود نیز می گردد که به چرخش الکترون به دور محور خود حرکت اسپینی می گویند.
عدد کوانتومی مغناطیسی اسپینی یک الکترون می‌تواند یکی از دو مقدار زیر را دارا باشد:
Ms = +1/2 or -1/2
در هر اوربیتال فقط دو الکترون می تواند جای بگیرد. چون دو الکترون بار منفی دارند و برای این که در یک اوربیتال قرار بگیرند بایذ با اسپین مخالف(+1/2 و -1/2) کنار هم قرار بگیرند تا قطبهای مغناطیسی مخالفS و N هم دیگر را جذب کنندو باعث قرار گرفتن دو الکترون در یک خانه شوند.
خلاصه:
هر اتم را با چهار اتم کوانتومی می‌توان توصیف کرد:
1) n که بیانگر لایه و فاصله‌ی نسبی الکترون از هسته است.
2) l که بیانگر لایه فرعی و شکل اوربیتال الکترون است. در غیاب میدان مغناطیسی، اوربیتال‌های یک لایه‌ی فرعی معین از لحاظ انرژی هم‌ارزند.
3) ml که بیانگر جهت‌گیری اوربیتال است.
4) ms که بیانگر اسپین الکترون اشاره دارد.
http://daneshnameh.roshd.ir/mavara/mavara-index.php?page=%D8%A7%D8%B9%D8%AF%D8%A7%D8%AF+%DA%A9%D9%88%D8%A7%D9%86%D8%AA%D9%88%D9%85%DB%8C&SSOReturnPage=Check&Rand=0
http://iut90.blogfa.com/post/370
http://s-shimy.persianblog.ir/post/13/
http://chemistry3vom.mihanblog.com/post/24
در سال 1920 راردرفورد اظهار داشت که پروتونِ درون هسته ممکن است دارای یک الکترون باشد و در چنین صورتی این الکترون چنان محکم به آن بسته شده که یک ذره ی خنثی ایجاد کرده است. رادرفورد حتی برای این ذره ی فرضی نام نوترون را پیشنهاد کرد. فیزیکدانها در جستجوی نوترون برآمدند، لیکن تحقیق آنها دست کم با دو مشکل مواجه بود:
اثبات وجود نوترونها، در سال 1932، در راس یک سری آزمایشهای فیزیکدانهای کشورهای مختلف قرار گرفت.
قبل از آن در سال 1930، گ. بث و نیز ه. بکر در آلمان دریافتند که وقتی نمونه هایی از بور یا بریلیم با ذرات آلفا بمباران شود، تابشهایی از آنها گسیل می شود که در آن وقت به نظر می رسید که از همان پرتوهای گاما هستند، دست کم از این لحاظ که پرتوهای گاما بار الکتریکی ندارند. به ویژه بریلیم اثر مشخصی از این نوع داشت. مشاهدات فیزیکدان ها در آلمان، فرانسه و ... نشان می داد که تابش حاصل از بریلیم، نفوذی بیشتر (مثلا" در سرب) از هر گونه تابش گاما که تا آن زمان شناخته شده بود، دارد و انرژی آن در حدود 10 مگا ولت است. بنابراین تابش مذکور بسیار پر انرژیتر از پرتوهای گاما که قبلا" مشاهده شده بودند، بود و به همین دلیل مورد توجه واقع شد.
در میان انان که درباره ی این تابش به پژوهش پرداختند فیزیکدانان فرانسوی ژولیو و همسر او ایرن کوری _دختر کوری های دانشمند- بودند. آنان به بررسی این تابش مرموز در پارافین پرداختند. پارافین ماده ای است که پر از هیدروژن است. ژولیو و همسرش در جریان آزمایشهای خود دریافتند که تابش حاصل از بریلیم که گفتیم 10MEV انرژی دارد، پروتون هایی بیرون می اندازد که تنها 5MEV انرژی دارد. و این با قوانین پایستگی جرم و انرژی که تا آن زمان مشخص شده بود، تناقض داشت. و فیزیکدانها به دنبال فرضیه ی دیگری برای ماهیت این تابش ها پرداختند. چنانچه تابش ناشناخته گاما باشد، یعنی از فوتون (و نه ذره) های پر انرژی تشکیل شده باشد، باید همه ی انرژی خود را در اثر برخورد منتقل می کرد.
فیزیکدان انگلیسی، جیمز چادویک، نتایج پیچیده ی مشابهی ، در جریان انجام واکنش های هسته ای، برای پس زنیِ هسته های چند عنصر سبک از جمله هلیم، لیتیم، کربن ، نیتروزن و آرگون به دست اورد. در سال 1932، چادویک فرضیه ی موفقیت آمیزی درباره ی ماهیت تابش مذکور طرح کرد. چادویک در رساله ی کامل خود تحت عنوان "وجود نوترون" می گوید:
اگر ما فرض کنیم که تابش مورد نظر، تابش کوانتومی یا همان پرتوهای گاما نیست، بلکه مرکب از ذراتی است که جرمشان بسیار نزدیک به جرم پروتون است، تمام اشکالات مربوط به برخورد (که قوانین پایستگی جرم و انرژی را نقض می کرد، از بین می رود. هم در مورد فرکانس آنها و هم درمورد فرکانس آنها و هم در مورد انتقال انرژی به جرمهای متفاوت. برای توضیح قدرت نفوذ زیاد این تابش، باید فرض کنیم که این ذرات بار موثری ندارند. باید فرض کنیم که هر یک از ذرات این تابش مرموز، از ترکیب نزدیک به همی از یک پروتون و یک الکترون است و همان "نوترونی" است که راردرفورد در سخنرانی سال 1920 خود آن را مورد بحث قرار داده بود.
درواقع این ذرات کلاسیک و بزرگ (ونه فوتون) هستند که در اثر برخورد کل انرژی خود را منتقل نمی کنند. و نوترون های دارای 10MEV در اثر برخورد با پروتون هایی که دارای جرم مساوی خود هستند، تنها 5MEVاز انرژی را منتقل می کنند و بقیه صرف جابجایی جرم ها می شود.
مانند دو توپ بیلیارد که وقتی این دو توپ که دارای جرم های کاملا" یکسان هستند، با هم رودررو برخورد می کنند، تمام انرژی انها به هم منتقل می شود، اما وقتی برخورد انها رو در رو نباشد ، انرژی جنبشی کمتری منتقل می شود و در مورد این پرتابها نیز دقیقا" همین اتفاق می افتد. بنابراین به طور متوسط، انرژی جنبش حدود 5 مگا ولت برای پروتون های پس زده شده که از برخورد با پروتون های دارای انرژی حدود 10 مگا ولت تولید می شود، مقدار درستی خواهد بود، درصورتی که جرم های پروتون و نوترون برابر باشد. چادویک با استفاده از قوانین پایستگی و محاسبات زیادی دریافت که جرم نوترون کمی از جرم پروتون بیشتر و برابر 1/6 AMU است. مشکلات اندازه گیری انرژی جنبشی هسته های پس زده موجب شد که این فقط مقدار تقریبی باشد. لیکن به اندازه کافی دقیق بود تا نشان دهد نوترون جرمی نزدیک به جرم پروتون دارد.