اصل عدم قطعیت
فیزیک کوانتوم مبتنی بر اصل عدم قطعیت می‌باشد. به این منظور شما نیازمند درک نظریه ابر الکترونی می‌باشید. دانشمندان علم شیمی پی بردند که یک محدودیت اساسی در شیمی این است که چطور و چگونه می‌توانیم جهان زیر اتمی را شناسایی کنیم. اصل عدم قطعیت توسط هایزنبرگ کشف شده و این اصل بیان می‌کند که شما نمی‌توانید تشخیص دهید که سرعت یک ذره در حال حرکت چه مقدار می‌باشد.Δx.Δp ≥ h/2π
که Δx عدم قطعیت در مکان، Δp عدم قطعیت در اندازه حرکت هر ذره و h ثابت پلانک می‌باشد. در صورتی‌که به معادله فوق توجه کنید، خواهید دید که حاصل ضرب عدم قطعیت در موقعیت و اندازه حرکت هرگز نمی‌تواند به طور کامل به صفر برسد. حاصل ضرب آن‌ها باید برابر و یا بیشتر از h/2π باشد. عدم قطعیت هرگز نمی‌تواند در هنگام اندازه گیری همزمان موقعیت و شتاب یک ذره، به طور کامل حذف شود. این امر بدین معنی است که مسیر هر ذره مانند یک الکترون هرگز نمی‌تواند دقیقا پیش بینی گردد. فیزیک کوانتومی می‌تواند احتمالاتی را برای مکان یک الکترون در حال گردش اطراف یک اتم ارائه دهد.
دوگانگی موج – ذره
این اصل بیشتر در رابطه با مفهوم ذره مطرح می‌گردد. ذرات دارای رفتاری موج مانند می‌باشند. دانشمندان کشف کردند که امواج الکترومغناطیسی دارای رفتاری مانند ذرات می‌باشند. در واقع، همه‌ی مواد رفتار دوگانگی موج – ذره را از خود نشان می‌دهند.ابر الکترونی چیست؟
مکانیک کوانتومی غیر نسبیتی مبتنی بر اصل عدم قطعیت می‌باشد. ما در این جا در رابطه با مسیرهای ذرات صحبت نمی‌کنیم، بلکه تنها احتمال وجود یک ذره را در یک حجم مشخص محاسبه می‌کنیم. احتمال وجود یک الکترون اطراف اتم با استفاده از معادله شرودینگر محاسبه می‌گردد.مدل ابر الکترونی ابرهای احتمالی اطراف اتم را پیش بینی می‌کند که ما در حال حاضر این ابرها را به عنوان اوربیتال‌های اتمی می‌نامیم. به جای یک مدار روشن، الکترون‌ها در اطراف اتم در ابرهای احتمالات گسترش یافته‌اند. هر الکترون دارای اعداد کوانتومی خاصی بوده و بر اساس سطح انرژی آن تنها مناطق خاصی از فضای اطراف اتم را پر می‌کند. هر الکترون در ابر احتمالاتی در فضا پراکنده شده است. مدل ابری یک مدل اولیه از اتم‌ها را ارائه داده که در حال حاضر این مدل توسط مدل سیستم خورشیدی جایگزین شده است.
از طرفی اتم‌هایی که با همدیگر پیوند برقرار کرده‌اند، الکترون‌های خود را به اشتراک می‌گذارند. این تمایل یک اتم به جذب جفت الکترون‌های پیوندی با استفاده از الکترونگاتیوی اندازه گیری می‌گردد. توانایی یک اتم به جذب الکترون‌ها به سمت خود در یک پیوند کوالانسی را الکترونگاتیوی اتم می‌نامند. این خاصیت توسط عدد اتمی یک عنصر و فاصله‌ی بیرونی‌ترین پوسته از هسته تحت تاثیر قرار گرفته است. متداول‌ترین مقیاس مورد استفاده به منظور اندازه گیری الکترونگاتیوی، مقیاس پاولینگ می‌باشد. الکترونگاتیوترین اتم در جدول تناوبی فلوئور و پس از آن اکسیژن می‌باشد، و اتم‌های با کمترین الکترونگاتیوی سزیم و فرانسیم می‌باشند. در این‌جا برخی اطلاعات مربوط به پیوندهای الکترونگاتیوی را ارائه می‌دهیم.
پیوندهای الکترونگاتیوی
الکترونگاتیوی اولین بار توسط لینوس پاولینگ در سال 1932 کشف شد. این دانشمند ایده‌ی الکترونگاتیوی را با استفاده از نظریه‌ی پیوند ظرفیت مطرح کرد. این نظریه به تشخیص ارتباط یک عنصر شیمیایی با عنصر دیگر کمک می‌کند. اندازه گیری مستقیم الکترونگاتیوی یک عنصر به دلیل این که الکترونگاتیوی وابسته به خواص الکترون می‌باشد، امکان پذیر نیست.الکترونگاتیوی اساسا مشخصه‌ی یک عنصر بوده که به جذب یک جفت الکترون یا یک الکترون واحد به سمت آن کمک می‌کند. مقیاس پاولینگ ساده‌ترین روش به منظور محاسبه‌ی الکترونگاتیوی یک عنصر در جدول تناوبی می‌باشد. این روندها نشان می‌دهد که الکترونگاتیوی یک اتم یا عنصر به طور مستقیم مرتبط با عدد اتمی یا فاصله بین الکترون‌های لایه ظرفیت و هسته می‌باشد. پی برده شده که تفاوت در نمودار الکترونگاتیوی با محیط عنصر متنوع می‌باشد. پیوند الکترونگاتیوی مبتنی بر مولکول دارای پیوند کوالانسی قطبی می‌باشد. اتم‌هایی که دارای الکترونگاتیوی بالا هستند الکترون‌هایی بیشتری را به سمت خود جذب می‌کنند و حتی ممکن است همه‌ی الکترون‌های یک اتم را نیز جذب کنند. اتم‌های دارای الکترونگاتیوی پایین تمایل به اشتراک گذاری اکثر الکترون‌های خود را دارند و حتی ممکن است همه ی الکترون‌های خود را از دست بدهند.
نمودار الکترونگاتیوی جدول تناوبی
نمودار الکترونگاتیوی شکل بالای این مقاله نشان می‌دهد که اندازه جاذبه بین یک اتم برای الکترون‌ها در یک پیوند شیمیایی، الکترونگاتیوی نامیده می‌شود. هنگامی‌که اتم‌ها الکترونگاتیوی بالاتری را نشان می‌دهند، توانایی بهتری به منظور جذب الکترون‌های پیوندی دارند. به جای یک مدار روشن، الکترون‌ها در اطراف اتم در ابرهای احتمالات گسترش یافته‌اند. انرژی یونیزاسیون مرتبط با الکترونگاتیوی می‌باشد، همچنان‌که انرژی یونیزاسیون پایین می‌باشد، الکترون‌ها الکترونگاتیوی پایینی را نشان می‌دهند. این امر به این دلیل است که هسته‌ی آن‌ها دارای نیروی جاذبه‌ی قوی بر روی الکترون‌ها نیستند. هنگامی‌که اشاره به الکترونگاتیوی پایین می‌شود، منظور این است که همچنان‌که عدد اتمی افزایش می‌یابد، الکترونگاتیوی کاهش پیدا می‌کند. این امر به دلیل فاصله بین الکترون‌های لایه ظرفیت و هسته می‌باشد.روند الکترونگاتیوی
گرایش‌های خاص الکترونگاتیوی در جدول تناوبی وجود دارد. هنگامی‌که از سمت چپ به راست در جدول تناوبی حرکت می‌کنیم، شعاع اتمی عناصر کاهش می‌یابد، انرژی یونیزاسیون افزایش یافته و الکترونگاتیوی نیز افزایش پیدا می‌کند. هنگامی‌که از سمت بالا به پایین جدول تناوبی حرکت می‌کنیم، شعاع اتمی افزایش یافته، انرژی یونیزاسیون کاهش یافته و الکترونگاتیوی نیز کاهش پیدا می‌کند.گازهای نجیب الکترونگاتیوی ندارند، چون معمولا پیوندی برقرار نمی‌کنند. این امر به این دلیل است که پوسته‌ی بیرونی آن‌ها با هشت الکترون پر شده‌اند و تمایل بسیار پایینی به شرکت در واکنش‌های شیمیایی دارند.
فیزیک کوانتومی علاوه بر پرداختن به موارد بالا ساختارهای اتمی و مولکولی مواد را ترسیم می‌کند. توسط این فیزیک ما قادر به سیاحت در دنیای اجرام بسیار ریز شده‌ایم و قوانین این دنیا را کشف کرده‌ایم
منبع: Omkar Phatak – ساینس استراک