كيمياء الكم

من ويكيبيديا، الموسوعة الحرة
(بالتحويل من كيمياء كمية)
اذهب إلى: تصفح، ‏ ابحث

الكيمياء الكمومية أو كيمياء الكم (بالإنجليزية: Quantum chemistry) هو فرع من الكيمياء النظرية يقوم بتطبيق ميكانيكا الكم ونظرية الحقل الكمومي وتقريب بورن-أوبنهايمر لحل قضايا ومسائل في الكيمياء. أحد تطبيقات الكيمياء الكمومية هي دراسة سلوك الذرات والجزيئات فيما يخص قابليتها للتفاعل. تقع الكيمياء الكمومية على الحدود بين الكيمياء والفيزياء ويشارط بها مختصون من كلا الفرعين.

سبب تسميته بهذا الاسم يرجع إلى الأعداد الكمية التي هي عبارة عن أعداد تظهر كنتيجة رياضية منطقية تحدد أحجام وأشكال المجالات الإلكترونية.

نشأة كيمياء الكم[عدل]

مضى ما يزيد عن سبع سنين على نظرية بور (أو نظرية الكم القديمة كما تسمّى أيضاً) وهي لا تزال في بداية العقد الثاني من القرن العشرين تراوح مكانها دون تقدّمٍ ملموس يتماشى مع إنجازات الفيزياء من الناحية التجريبية. كان هذا الأمر ممّا أرّق العالم الشاب هايزنبرغ (22 سنة) والذي اعتقد أنّه قد آن الأوان لنقلة نوعيّة وتغيير جذري في نمط التفكير. كان هايزنبرج يرى أنّ المشكلة الحقيقية في نظريّة بور هي تلك المسارات التي نفرض أنّ الإلكترون يدور فيها، فهي ممّا لا يمكن للباحثين التأكّد منه تجريبيّاً، وبدلاً من الاعتماد على مثل هذه الفرضيات "التقليدية" اقترح هايزنبرج الاهتمام أكثر بما يمكن أن يقاس بالتجربة. عكف هايزنبرج على وضع الأسس الرياضية لفكرته، وبالفعل قام بتقديمها، قبل ذهابه في رحلة علميّة طويلة في العام 1923، مكتوبةً لرئيسه في العمل ماكس بورن (Max Born) الذي وضعها في الإطار الرياضي الصحيح وقام بنشرها مباشرة. كانت تلك أوّل مرّة يظهر فيها مصطلح ميكانيكا الكمّ (Quantum mechanics). لم تَلْقَ ميكانيكا الكمّ حماساً لدى الفيزيائيين، فقد كانت مغرقةً في التجريد لا يكاد المتعامل معها يستطيع أن يتخيّل بها أيّ شيء، كانت مجرّد أرقام ومصفوفات! صحيح أنّها تعطي نتائج صحيحة ولكنّها أشبه بآلة لا يُعرف كيف تعمل، تعطيها المعطيات فتعطيك النتائج. كان الفيزيائيون –الجيل القديم منهم بالذات- بحاجة إلى أشياء ملموسة أو على الأقل قابلة للتخيّل، وكان إرفين شرودنغر أحد هؤلاء الفيزيائيين القدامى فأخذ يبحث عن مسلك أقل تجريداً وأكثر قبولاً من ميكانيكا هايزنبرج وبورن (والتي عرفت فيما بعد ميكانيكا المصفوفات Matrix mechanics لاعتمادها من الناحية الرياضية على المصفوفات)، فكان أنْ وجد شرود نجر ضالّته المنشودة في فرضية دو برولّي (De Broglie) واضعاً بذلك الأساس لما عرف فيما بعد بميكانيكا الأمواج (Wave mechanics).

أهمية كيمياء الكم[عدل]

القوانين الكلاسيكية تنطبق على الأجسام الكبيرة. أما الأجسام الصغيرة لا تنطبق عليها هذه القوانين . تنطبق قوانين الميكانيكا الكلاسيكية على الأجسام الكبيرة وعند تطبيق هذه القوانين على الأجسام الصغيرة مثل : الذرات أو الإلكترونات، وجد أن هذه القوانين فشلت في تفسير الظواهر الطبيعية وسلوك هذه الأجسام ولذلك ظهرت نظرية ميكانيكا الكم Quantum mechanism التي استطاعت تفسير سلوك هذه الأجسام بجانب أنها تفسر أيضا سلوك الأجسام الكبيرة.

ومن أهم الظواهر التي فشلت الميكانيكا الكلاسيكية في تفسيرها ونجحت ميكانيكا الكم هي :

  1. نظرية بور لذرة الهيدروجين
  2. الطيف الذري والجزئي
  3. إشعاعات الجسم الأسود
  4. ظاهرة التأثير الكهروضوئي
  5. ظاهرة تأثير كومتون Compton effect

انظر أيضاً[عدل]