بحث عن التوزيع الالكتروني
يعني علم الكيمياء بدراسة طبيعة المادة ومكوناتها ، بالإضافة للتفاعلات التي تحدث بين مختلف المواد ، كما يهتم بالدراسة التفصيلية لخصائص المواد وما يطرأ عليها من تغييرات ، والكمياء أنواع فهناك التحليلية والعضوية واللاعضوية والحيوية والفيزيائية ، وكلها أنماط تدور تحت فلك الكيمياء عامةً. ويعتبر التوزيع الالكتروني هو أحد الأشياء التي تختص الكيمياء بدراستها ولكن قبل التعرض له يجب أن تعرف أولًا على ماهية الذرة والإلكترون.
تعريف الذرة
الذرة وتعني بالإنجليزية Atom هي أصغر جزء من العنصر الكيميائي ، وهي تتكون من إلكترونات سالبة الشحنة تدور حول نواة موجبة ، وتتكون النواة من بروتونات موجبة الشحنة ونيوترونات متعادلة الشحنة.
تعريف الالكترون
هو جسيم دون ذري يحمل شحنة سالبة، ويسهم في تكوين الذرة حيث يدور في مداراتها خارج النواة. أما البروتونات والنيوترونات فهي جسيمات تتواجد داخل النواة.
ملحوظة هامة :
يقصد بالتوزيع الالكتروني أو الترتيب الإلكتروني للعناصر ترتيب الالكترونات الموجودة في الذرة أو الجزيء ، والتوزيع الالكتروني هو أحد الأشياء الهامة التي توصل لها العلماء كي يتعرفوا على عدد الالكترونات التي تسير حول الذرة ، وتساعدها في الوصول لحالة الاستقرار. ومن خلال التوزيع الالكتروني لذرة العنصر يمكن معرفة المزيد عن خصائص العنصر الكيميائية ونشاطه الكيمائي ، ويعتمد التوزيع الصحيح للالكترونات على عدة خطوات وهي:
تتوزع الالكترونات في المدارات حسب القاعدة 2n2 حيث n هو رقم مستوى الطاقة ، ويكون أقصى سعة لمستوى الطاقة الأول 2 إلكترون ، والثاني 8 إلكترونات ، والثالث 18 إلكترون. ويجب ألا يتعدى عدد الالكترونات في مستوى الطاقة الأخير لأي ذرة 8 الكترونات مهما كان رقم المدار، ويتساوى العدد الذري للعنصر مع عدد البروتونات في النواة ، ويساوي أيضًا عدد الإلكترونات حول النواة في حالة الذرة المتعادلة.
قواعد تحكم التوزيع الالكتروني
هناك عدة قواعد تحكم التوزيع الالكتروني في مدارات الذرة ، ومنها قاعدة أوف باو ، قاعدة هوند ، قاعدة الاستبعاد لباولي
قاعدة أوف باو
يطلق عليها مبدأ البناء التصاعدي ، وفيها تدخل الالكترونات في المستويات الفرعية ذات الطاقة الأقل أولًا، ثم تنتقل للأعلى بعد ذلك ، أي تشغل المدار 1s قبل 2s في الذرة ، مع العلم أن طاقة المدار تزداد بزيادة عدد الكم ، ويرمز لعدد الكم الرئيسي بالرمز n وهو يمثل طاقة المدار في الذرة ومدى بعده عن النواه بها. يمكن التعرف على ترتيب ملء المدارات طبقًا لمبدأ أوف باو كما هو موضح بالأشكال التالية:
شكل (1)
شكل (2)
يوضح الشكل السابق طريقة التوزيع الإلكتروني بدءًا من 1s أولًا ثم 2s ثم 2p ثم 3s وهكذا ، ونجد أن المدار S يستوعب عدد 2 إلكترون ، بينما يستوعب المدار p عدد 6 الكترونات أما المدار d فيستوعب 10 إلكترونات ، بينما يستوعب المدار f عدد 14 إلكترون .
قاعدة الاستبعاد لباولي
هو أحد مبادئ ميكانيكا الكم ، وتنص هذه القاعدة على أنه لا يمكن لأي إلكترونين في الذرة الواحدة أن يتساووا في الأعداد الكمية الأربعة ، فعلى سبيل المثال إذا كان هناك تشابه في الثلاث أعداد الكمية الآتية n، وℓ، وmℓ بين إلكترونين أو أكثر، فلابد أن يكون العدد الكمي الرابع msمختلفاً ، بمعنى أن كل منهم يدور باتجاه مغاير للآخر، وهكذ .
قاعدة هوند
ينص مبدأ هوند على أن الإلكترونات الموجودة في المدار تميل أن تكون منفردة ما لم يكن عددها أكبر من عدد المدارات ، فعلى سبيل المثال المدار P يحتوي على ثلاث مدارات متساوية في الطاقةهيPx ,Py, Pz ، وكل مدار منهم يستوعب بدخله إلكترونين، فإن كان عدد الإلكترونات الموجودة ثلاثة أو أقل ، فسيتم توزيعهم بشكل فردي على الثلاث مدارات ، أما إن زادت الالكترونات عن ثلاثة فسيتم دمج الإلكترونات كما هو موضح بالأسفل.
وكي نصل إلى التركيب الإلكتروني السليم لذرة العنصر يجب إتباع القواعد الآتية :
يعني علم الكيمياء بدراسة طبيعة المادة ومكوناتها ، بالإضافة للتفاعلات التي تحدث بين مختلف المواد ، كما يهتم بالدراسة التفصيلية لخصائص المواد وما يطرأ عليها من تغييرات ، والكمياء أنواع فهناك التحليلية والعضوية واللاعضوية والحيوية والفيزيائية ، وكلها أنماط تدور تحت فلك الكيمياء عامةً. ويعتبر التوزيع الالكتروني هو أحد الأشياء التي تختص الكيمياء بدراستها ولكن قبل التعرض له يجب أن تعرف أولًا على ماهية الذرة والإلكترون.
تعريف الذرة
الذرة وتعني بالإنجليزية Atom هي أصغر جزء من العنصر الكيميائي ، وهي تتكون من إلكترونات سالبة الشحنة تدور حول نواة موجبة ، وتتكون النواة من بروتونات موجبة الشحنة ونيوترونات متعادلة الشحنة.
تعريف الالكترون
هو جسيم دون ذري يحمل شحنة سالبة، ويسهم في تكوين الذرة حيث يدور في مداراتها خارج النواة. أما البروتونات والنيوترونات فهي جسيمات تتواجد داخل النواة.
ملحوظة هامة :
- الالكترون يمكن اهمال كتلة الالكترون ولكن لا يمكن اهمال شحنته ز
- نظرًا لأن كتلة الالكترونات مهملة ، نجد أن كتلة الذرة تتركز داخل النواة لاحتوائها على البروتونات موجبة الشحنة والنيوترونات المتعادلة .
- تتعادل الذرة كهربيًا في الحالة العادية نظرًا لتساوي عدد الالكترونات السالبة مع البروتونات الموجبة .
- يقصد بالعدد الذري عدد البروتونات الموجبة الموجودة داخل النواة ، أما العدد الكتلي فيقصد به عدد البروتونات الموجبة وعدد النيوترونات مجتمعين.
يقصد بالتوزيع الالكتروني أو الترتيب الإلكتروني للعناصر ترتيب الالكترونات الموجودة في الذرة أو الجزيء ، والتوزيع الالكتروني هو أحد الأشياء الهامة التي توصل لها العلماء كي يتعرفوا على عدد الالكترونات التي تسير حول الذرة ، وتساعدها في الوصول لحالة الاستقرار. ومن خلال التوزيع الالكتروني لذرة العنصر يمكن معرفة المزيد عن خصائص العنصر الكيميائية ونشاطه الكيمائي ، ويعتمد التوزيع الصحيح للالكترونات على عدة خطوات وهي:
- أن يكون العدد الالكتروني متساوي مع العدد الذري للعناصر .
- يبدأ التوزيع الالكتروني من خلال المدرات الأقل في الطاقة .
- لا يحتوي المدار الواحد على أكثر من 2 إلكترون .
تتوزع الالكترونات في المدارات حسب القاعدة 2n2 حيث n هو رقم مستوى الطاقة ، ويكون أقصى سعة لمستوى الطاقة الأول 2 إلكترون ، والثاني 8 إلكترونات ، والثالث 18 إلكترون. ويجب ألا يتعدى عدد الالكترونات في مستوى الطاقة الأخير لأي ذرة 8 الكترونات مهما كان رقم المدار، ويتساوى العدد الذري للعنصر مع عدد البروتونات في النواة ، ويساوي أيضًا عدد الإلكترونات حول النواة في حالة الذرة المتعادلة.
قواعد تحكم التوزيع الالكتروني
هناك عدة قواعد تحكم التوزيع الالكتروني في مدارات الذرة ، ومنها قاعدة أوف باو ، قاعدة هوند ، قاعدة الاستبعاد لباولي
قاعدة أوف باو
يطلق عليها مبدأ البناء التصاعدي ، وفيها تدخل الالكترونات في المستويات الفرعية ذات الطاقة الأقل أولًا، ثم تنتقل للأعلى بعد ذلك ، أي تشغل المدار 1s قبل 2s في الذرة ، مع العلم أن طاقة المدار تزداد بزيادة عدد الكم ، ويرمز لعدد الكم الرئيسي بالرمز n وهو يمثل طاقة المدار في الذرة ومدى بعده عن النواه بها. يمكن التعرف على ترتيب ملء المدارات طبقًا لمبدأ أوف باو كما هو موضح بالأشكال التالية:
شكل (1)
شكل (2)
يوضح الشكل السابق طريقة التوزيع الإلكتروني بدءًا من 1s أولًا ثم 2s ثم 2p ثم 3s وهكذا ، ونجد أن المدار S يستوعب عدد 2 إلكترون ، بينما يستوعب المدار p عدد 6 الكترونات أما المدار d فيستوعب 10 إلكترونات ، بينما يستوعب المدار f عدد 14 إلكترون .
قاعدة الاستبعاد لباولي
هو أحد مبادئ ميكانيكا الكم ، وتنص هذه القاعدة على أنه لا يمكن لأي إلكترونين في الذرة الواحدة أن يتساووا في الأعداد الكمية الأربعة ، فعلى سبيل المثال إذا كان هناك تشابه في الثلاث أعداد الكمية الآتية n، وℓ، وmℓ بين إلكترونين أو أكثر، فلابد أن يكون العدد الكمي الرابع msمختلفاً ، بمعنى أن كل منهم يدور باتجاه مغاير للآخر، وهكذ .
قاعدة هوند
ينص مبدأ هوند على أن الإلكترونات الموجودة في المدار تميل أن تكون منفردة ما لم يكن عددها أكبر من عدد المدارات ، فعلى سبيل المثال المدار P يحتوي على ثلاث مدارات متساوية في الطاقةهيPx ,Py, Pz ، وكل مدار منهم يستوعب بدخله إلكترونين، فإن كان عدد الإلكترونات الموجودة ثلاثة أو أقل ، فسيتم توزيعهم بشكل فردي على الثلاث مدارات ، أما إن زادت الالكترونات عن ثلاثة فسيتم دمج الإلكترونات كما هو موضح بالأسفل.
وكي نصل إلى التركيب الإلكتروني السليم لذرة العنصر يجب إتباع القواعد الآتية :
- يجب أن يتساوى عدد الإلكترونات الموزعة على المدرات مع العدد الذري للعنصر في الذرة المتعادلة .
- يجب ألا يزيد عدد الإلكترونات في المدار الواحد عن إلكترونين .
- يجب العمل بمبدأ هوند عند القيام بتوزيع الالكترونات في مدارات المستويات الفرعية.
- يجب البدء بتوزيع الالكترونات على المدارات الأقل طاقة ثم الأعلى تدريجيًا
