تآثر متبادل

من ويكيبيديا، الموسوعة الحرة
اذهب إلى: تصفح، ‏ ابحث

التآثر المتبادل في الفيزياء (بالإنجليزية : Exchange interaction) هو تأثير ناتج عن ميكانيكا الكم يعمل على تكبير أو تصغير القيم المتوقعة للطاقة أو المسافة بين اثنين أو أكثر من الجسيمات المتماثلة ( مثل إلكترونين مثلا ) عندما تتطابق دالتيهما الموجية. هذا التآثر المتبادل يحدث في حالة الفرميونات و البوزونات عندما تكون الجسيمات متماثلة (أي بوزونين مثلا أو فرميونين ) . وقد اكتـُشف هذا التأثير الميكانيكي الكمي من العالمين هايزنبرج و بول ديراك كل علي حده ، عام 1926 .

  • هذا التآثر المتبادل هو المسؤول عن ظاهرة المغناطيسية في الحديد ، حيث يتخذ اتجاه العزم المغزلي المغناطيسي للإلكترونات في المدار 3d نفس الاتجاه ، وتكتسب ذرة الحديد مغناطيسيتها. ويحدث هذا فقط في حالة الحديد و الكوبالت و النيكل حيث تتخذ الإلكترونات في المدار 3d نفس الاتجاه المتوازي بالنسبة لعزومها المغزلية ، نتيجة لأن طاقة هذا المدار تكون الأقل لهذا النظام . هذا بعكس حال العناصر الأخرى ، وكلها ليست ذات مغناطيسية حديدية ، فلا تقع إلكتروناتها تحت التآثر المتبادل ، فنجد اتجاه العزم المغزلى المغناطيسي لكل إلكترون متجها بعكس اتجاه الآخر ، أي إذا شغل إلكترونين مستوى طاقة واحد في ذرة فإن أحد الإلكترونين يتخذ الحالة المغزلية s=-1/2 ( إلى أسفل) و يشغل الإلكترون الآخر الحالة المغزلية s=+1/2 (إلى أعلى) ،وتلك هي مبدأ استبعاد باولي .

نظرة عامّة[عدل]

توزيع المدارات وبالتالي الإلكترونات في ذرة معينة

توضح هذه الصورة توزيع الإلكترونات في ذرة تحتوي على 4 أغلفة . الغلاف n=2 له مدارين s و p والغلاف n=3 له ثلاثة مدارات 3d و 3p و 3s والغلاف n=4 له أربعة مدارات 4f و 4d و 4p و 4s .

نجد أن طاقة إلكترونات المدار 3d أعلى من طاقة الإلكترونات في المدار 4s . وللتغلب على ذلك يكون الأنسب لإكترونات المدار 3d أن يكون اتجاه العزم المغزلي المغناطيسي للإلكترونات فيها في نفس الاتجاه. وبالتالي تصبح ذرة الحديد مغناطيسية . وقد فسرت ميكانيكا الكم هذه الخاصية للإلكترونات بأنها بسبب تآثر متبادل بين ذرات الحديد وبعضها .

شاهد أيضا[عدل]

مراجع[عدل]

وصلات خارجية[عدل]