هلا بكل الاعضاء
انا أقدم لكم بحث عن لتوزيع الإلكتروني للذرة
"
"
"
"
لتوزيع الإلكتروني "شكل الذرة":
يمكن فهم الشكل الإلكتروني للذرة وكيفية توزيع الإلكترونات على أفلاكها من خلال القواعد الآتية.
أولا - مبدأ الاستبعاد "قاعدة باولي" :
وضع باولي عام 1925 مبدأ هام يحكم توزيع الالكترونات حول أنويه الذرات وينص على أنه
”لا يمكن لإلكترونين"أو أكثر" في نفس الذره امتلاك نفس قيم الأعداد الكميه الأربعة بينما يمكن أن يشتركا في رقم واحد أو رقمين أو ثلاثة أرقام فقط"
ونتيجة لذلك لا يستوعب الفلك الواحد أكثر من إلكترونين فمثلا
1- المستوى الفرعي(S) يحتوي على فلكا واحدا وبالتالي تكون سعته القصوى تساوي إلكترونين.
2- المستوى الفرعي(P) يحتوي على ثلاثة أفلاك فتكون سعته القصوى 6 الكترونات.
3- المستوى الفرعي(d) يحتوي على خمسة أفلاك فتكون سعته القصوى 10 الكترونات.
4- المستوى الفرعي(f) يحتوي على سبعة أفلاك فتكون سعته القصوى 14 الكترونات.
ولتوضيح هذه النظرية نأخذ ذرة الهليوم كمثال والتي تحتوي على إلكترونين في المستوى (1S) وهذا المستوى قيمة(n) له = 1 وقيم كل من و = صفر لذا تكون قيم الأعداد الكمية الأربعة للمستوى هي كما يلي:
الأعداد الكمية
عدد الإلكترونات n L ML MS
الأول 1 0 0 +1/2
الثاني 1 0 0 -1/2
نلاحظ انه سمي بمبدأ الاستبعاد لأنه يستبعد احتمالية وجود أكثر من إلكترون في المدار الواحد.
♣: من خلال العرض السابق نلاحظ ما يلي
1- لا يتسع الفلك الواحد لأكثر من الكترونين.
2- الالكترونات التي تشغل نفس الفلك تكون متعاكسة الغزل.
3- أكبر عدد من الالكترونات للمدار الواحد يساوي .
◙: كيف يتعارض وجود ثلاثة إلكترونات في الفلك مع قاعدة باولي؟
من خلال الاستنتاجات السابقة ...لا يمكن وضع ثلاثة الكترونات في الفلك الواحد لأنها ستتساوى في رقم الكم المغزلي لأن له قيمتان فقط مما يعني أننا سنجد إلكترونين باتجاه غزل واحد.
وهذا مخالف لمبدأ الاستبعاد. حيث سيصبح للإلكترونين نفس الأعداد الكمية الأربعة.
◙:ما عدد الأفلاك والإلكترونات في المستويات الرئيسية التالية وما العلاقة الرياضية التي تربط بينها.
أ) عدد الأفلاك في أي مستوى رئيس يساوي
ب) عدد الإلكترونات التي يستوعبها أي مستوى طاقه رئيس يساوي
المستوى الأفلاك الإلكترونات
الأول 1 2
الثاني 4 8
الثالث 9 18
الرابع 16 32
◙: أي من التراكيب التالية يرفضه مبدأ الاستبعاد.
ثانيا - مبدأ البناء "قاعدة أوفباو":
(كلمة أوفباو تعني عملية البناء)
وتنص هذه القاعدة على أن " إلكترونات الذرة في حالتها المستقرة يتم توزيعها على المستويات الفرعية حسب طاقتها بدءاّ بالمستوى الفرعي الأدنى طاقة ثم الذي يليه"
كيفية كتابة الترتيب الالكتروني للعناصر حسب الأفلاك:
الترتيب الالكتروني: هي وصف للطريقة التي تتوزع فيها الالكترونات على مدارات الذرة
أو هي كيفية ملء الأفلاك الذرية بالإلكترونات.
♣: ويجب مراعاة القواعد التالية للوصول إلى التركيب الالكتروني الصحيح لذرة العنصر.
1- عدد الالكترونات التي يتم توزيعها على أفلاك الذرة المتعادلة يساوي العدد الذري للعنصر.
2- لا يحتوي الفلك الواحد أكثر من إلكترونين.
3- تتابع مستويات الطاقة الفرعية للأفلاك بحسب العلاقة
4- مراعاة أكبر عدد من الإلكترونات الذي يستوعبه كل مستوى فرعي حين تعبئته فإذا امتلأ ذلك المستوى ننتقل إلى المستوى الذي يليه.
5- مراعاة الحالات الخاصة تبعا لقانون ثبات الأفلاك الممتلئة ونصف الممتلئة.
◙: رتب المستويات الفرعية الآتية حسب الطاقة
يكون الترتيب كالآتي
ويتم تمثيل الترتيب الالكتروني لعنصر ما بطريقتين
أولا - استخدام رموز المستويات الفرعية: حيث تكتب رموز المستويات الفرعية مشتملة على عدد الإلكترونات كلاحقة فوقيه مثلا النيتروجين و
ويمكن التعبير عن التوزيع الالكتروني للذرات بدلالة الغازات النبيلة حيث يتم استبدال التركيب الالكتروني للمستويات الداخلية لذرات العناصر بوضع رمز الغاز النبيل الذي يمثلها
مثلا 6C = [2He] 2S22P2 // 11Na = [10Ne] 3S1
ثانيا – التمثيل الفلكي/ المخطط المداري: حيث يمثل كل فلك بصندوق يحتوي على الالكترونات مشتملة على دورانها المغزلي ويلزم هذا النوع حين نريد معرفة توزيع إلكترونات المستوى الفرعي الواحد من أجل معرفة عدد الإلكترونات المنفردة.
مثل الكربون الذي يحتوي على ستة الكترونات
◙: لماذا لا تستبدل التراكيب الالكترونية للمستويات الداخلية برموز غير نبيلة؟
وذلك لأن العناصر غير النبيلة تكون مستوياتها الخارجية غير مكتملة بالالكترونات مقارنة مع الغازات النبيلة التي تكون مستوياتها الخارجية مكتملة بالالكترونات.
حساب طاقة المستويات:
يمكن توضيح ذلك من خلال القواعد والأمثلة التالية
1- يمكن تحديد طاقة أي مستوى من جمع قيم لذلك المستوى فالمستوى الذي له قيمه أعلى تكون طاقته أعلى.
مثال أيهما أعلى طاقه(4S) أم(3d) الإجابة(4S) أقل طاقه لذلك يعبا بالالكترونات أولا
المستوى قيمة (n) قيمة (L) قيمة
3d 3 2 5
4S 4 0 4
2- إذا تساوى مجموع قيم لمستويين فإننا نأخذ قيمة فالمستوى الذي له قيمة أعلى تكون طاقته أعلى.
مثال أيهما أعلى طاقه(5S) أم(4P) الإجابة(4P) أقل طاقه لذلك يعبا أولا
المستوى قيمة (n) قيمة (L) قيمة
4P 4 1 5
5S 5 0 5
ولسهولة معرفة التركيب الإلكتروني نرسم المستويات على شكل دوائر مرتبة بشكل هرمي ومن ثم نملأ في اتجاه الأسهم الموضحة في الشكل التالي.
المستوى
1 0 1
2 0 2
2 1 3
3 0 3
3 1 4
3 2 5
4 0 4
4 1 5
4 2 6
4 3 7
5 0 5
5 1 6
5 2 7
5 3 8
6 0 6
6 1 7
وبشكل عام فانه يتم توزيع الإلكترونات في الذرات من المستوى الأقل طاقه إلى المستوى الأكثر طاقه ولكن يحصل أحيانا أن تتداخل طاقة الأفلاك في المستويات المختلفة إذ نجد أن طاقه الفلك (4s) أقل من طاقة أفلاك(3d) ومعنى ذلك أنه يجب ملء الفلك(4s) أولا ثم العودة لملء أفلاك(3d) رغم أن(4s) يوجد في المستوى الرئيسي الرابع بينما يوجد(3d) في المستوى الرئيسي الثالث.
ويكون التوزيع الالكتروني الصحيح المستند إلى الحقائق التجريبية مختلف عن التوزيع الإلكتروني المستنبط من الشكل.
♣: بالنسبة لعنصر الكروم(Cr) وعدده الذري 24 نجد أن ترتيبه الإلكتروني طبقا للقواعد يجب أن يكون [Ar] 4S2 3d4 ولكن تبعا للقاعدة القائلة " بأن المستويات الفرعية تكون أكثر ثباتا عندما تكون خالية تماما أو عندما تكون نصف ممتلئة، أو ممتلئة بالإلكترونات" فان هذا الترتيب السابق يصبح أقل ثباتا ويتحول إلى الترتيب الأكثر ثبات وهو [Ar] 4S1 3d5
وينطبق أيضا على
وبنفس هذا الأسلوب نجد أن الترتيب الإلكتروني لعنصر النحاس(Cu) وعدده الذري 29
[Ar] 4S2 3d9 ولكن طبقا للقاعدة الخاصة بثبات المستوى الفرعي (d) نجد أن الترتيب الإلكتروني الحقيقي الأكثر ثبات هو [Ar] 4S1 3d10 والذي تمتلئ فيه مدارات(d) تماما.
وينطبق أيضا على
كيفية كتابة الترتيب الإلكتروني للأيونات:
1- في حالة الأيونات الموجبة يحذف من العدد الذري بمقدار الشحنة الموجودة على الأيون.
توزيع الأيون توزيع العنصر
2- في حالة الأيونات السالبة يضاف من العدد الذري بمقدار الشحنة الموجودة على الأيون.
توزيع الأيون توزيع العنصر
ثالثا - قاعدة هوند:
استطاع العالم هوند لدى دراسة الخواص المغناطيسية أن يضع قاعدته التي وضح فيها بأن الإلكترونات لا تتزاوج في المستوى الفرعي الواحد إلا إذا كان عددها أكبر من عدد هذه المستويات.
أي تتوزع الالكترونات على أفلاك المستوى الفرعي الواحد فرادى على أن تكون متشابهه في اتجاه الغزل ثم تصبح متزاوجة بعد أن يصبح الفلك نصف ممتلئ"
وتنص القاعدة على ما يلي "تكون حالة الذرة أكثر ثباتا عندما يتم توزيع إلكترونات المستوى الفرعي الواحد على أكبر عدد ممكن من أفلاك ذلك المستوى بنفس اتجاه الغزل قبل البدء بعملية الإزدواج"
ولتوضيح هذه النظرية نأخذ الأكسجين والذي يحتوي على ثمانية الكترونات
نبدأ بتوزيع الالكترونات على الأفلاك بحسب الطاقة
أن الإلكترون الأول والثاني يتم وضعهما في المستوى الرئيسي الأول (1S) والإلكترون الثالث والرابع يتم وضعهما في المستوى الرئيسي الثاني(2S) بغزل مختلف بحسب قاعدة الاستبعاد لباولي.
أما الالكترونات الخامس والسادس والسابع فيتم وضعهما في الأفلاك) (2Px, 2Py, 2Pz فرادى بنفس اتجاه الغزل ثم يوضع الإلكترون الثامن ليزاوج الإلكترون الخامس في الفلك .(2Px)
ليصبح الترتيب الالكتروني للأكسجين حسب قاعدة هوند الأكثر ثبات كما يلي.
وبشكل عام بما أن الالكترونات تحمل شحنات سالبة وتميل إلى التنافر مع بعضها عند وجودها معا فإنها تفضل الانتشار وشغل الأفلاك بطريقه فردية قبل البدء بعملية الازدواج كما في الرسم التالي
◙: كيفية توزيع الالكترونات في المستويات الفرعية وفقاّ لقاعدة هوند:
تتوزع الالكترونات الثلاث على أفلاك كما يلي
تتوزع الالكترونات الأربعة على أفلاك كما يلي
تتوزع الالكترونات الخمسة على أفلاك كما يلي
تتوزع الالكترونات الستة على أفلاك كما يلي
♣: نلاحظ مما سبق أنه
1- لا يحدث تزاوج في الأفلاك المتساوية في الطاقة مثل ما لم يتم وضع إلكترون في كل منها.
2 -عندما تكون الأفلاك المتساوية في الطاقة نصف ممتلئة أو أقل من ذلك، يجب أن تكون الالكترونات بنفس اتجاه الغزل فيكون أكثر ثبات عملا بقاعدة التأثير المغناطيسي لغزل الالكترونات.
الخاتمة :
اللهم نسألك بأسمائك الحسنى وصفاتك العلا أن ترزقنا حبك، والخوف والحياء منك يا من أنعمت علينا بنعمك الجسيمة وآلائك العظيمة، وتغفر لنا ما اقترفناه في حقك وحق غيرك، وأن تكسونا بثوب الستر عليها برحمتك يا أرحم الراحمين، وصلى الله وسلم على سيدنا محمد وعلى آله وصحبه أجمعين والحمد لله رب العالمين ..
