محتويات
اكبر عدد الكترونات يستوعبه مجال الطاقة الثاني
ثماني إلكترونات .
تتكون الذرة من عدد من البروتونات والنيوترونات والإلكترونات، حيث أنه حين تتجمع البروتونات والنيوترونات معًا في مركز الذرة، فإن حينها تتجمع البروتونات والنيوترونات معًا في مركز الذرة.
يتم معرفة أكبر عدد للإلكترونات من الممكن أن يستوعبه المجال تبعًا لعدد الإلكترونات والمعتمدة في الأصل على نموذج بوهر للذرة التي من خلالها يمكن تصوير وصف مكان وجود الإلكترونات في النظام الذري وبالتالي يتم معرفة عدد الإلكترونات التي من الممكن استيعابها في مجالات الطاقة المختلفة.
فعلى سبيل المثال يُعد اكبر عدد الكترونات يستوعبه مجال الطاقة الثاني هو ثماني إلكترونات، ولقد تم إنشاء العديد من النماذج قبل بوهر لكن نموذجه، الذي تم بالفعل تطويره في عام 1913، ولكن نموذج بوهر للذرة كان أول من ساعد العلماء على فهم مستويات طاقة الإلكترون المختلفة، حيث يظهر نموذج بوهر للذرة تصور مكان وجود البروتونات والنيوترونات في النواة، كما يوضح أيضًا كيف تدور الإلكترونات حول النواة، على مسافات مختلفة وذلك بالطبع يكون بناءً على طاقة الإلكترون.
يُعرف مستوى الطاقة في الذرة بأنه الطاقة التي يمتلكها الإلكترون فوق مستوى الأرض، حيث يتواجد كل إلكترون في مستوى طاقة صفر في الحالة الأرضية أي أنه n =0، وذلك في المستوى الأرضي إلى أن يتم تحميسة وصعوده في المستويات وحينها يتضاعف عدد الإلكترونات في كل مستوى، من خلال إعطاءه الطاقة اللازمة.
والتي من خلالها يمكن نقل الإلكترون إلى مستوى طاقة آخر مختلف، وفي نموذج بوهر اتضح لنا أنه قد يستلزم ذلك الأمر أن تكون متوسط مسافة الإلكترون من النواة أكبر من متوسط مسافة الحالة الأرضية.
وبشكل عام تكون كل ذرة لها قذائف أو إلكترونات مختلفة للطاقة في مستواياتها ويكون حينها كل مستوى مختلف عن الآخر، حيث أن حينها تُسمى القشرة ذات أعلى طاقة غلاف التكافؤ، بإلكترونات التكافؤ، حيث تكون تلك الإلكترونات هي الإلكترونات التي يمكن تحفيزها في مستويات الطاقة العُليا، حيث لا توجد أي إلكترونات أخرى موجودة في طريقها، أي تعني مستويات الطاقة التي يقذف إليها الإلكترون.
مستويات الطاقة s p d f
في مجال علم الكيمياء نلاحظ أنه لا توجد جميع إلكترونات الذرة عند نفس مستوى الطاقة الواحد، وذلك بالطبع شيئ منطقي حيث أن مستويات الطاقة السبعة مختلفين عن بعضهم البعض، وأيضًا قد أوضح لنا نموذج بوهر ذلك الشيء حيث أنه كان مرجع رائع لفهم مستويات الطاقة المختلفة ومعرفة كيف يمكن أن تؤثر على وضع الإلكترون.
حيث يعمل على وصف سلوك الإلكترون بشكل دقيق، تتنوع المستويات وتختلف عدد الإلكترونات الموجودة في كل مستوى وليكن على سبيل المثال نجد أن اكبر عدد الكترونات يستوعبه مجال الطاقة الثاني هو ثماني إلكترونات وذلك يكون تبعًا للتوزيع الإلكتروني في كل مستوى طاقة.
وبشكل آخر تقوم نظرية المدار الذري المشتقة في الأصل من ميكانيكا الكم بشرح مكان وجود الإلكترون بشكل دقيق، حيث أنه في نظرية المدار الذري، نلاحظ أن الإلكترونات لا تدور حول النواة على نفس المسافة، وذلك لأنها تمتلك منطقة محددة تظل فيها ومن خلالها يتم تحديد شكل تلك المناطق من خلال الرقم الكمي للزخم الزاوي للإلكترون، والذي بالكاد يتم عرضه على شكل حرف حيث يُمثل، 0 يمثل s و 1 يُمثل p و 2 يُمثل d.
يتم وصف الرقم الكمي للزخم الزاوي بشكل معين داخل الأرقام الرئيسية للمستويات، والتي من خلالها يصف الرقم الكمي الرئيسي مستوى طاقة الإلكترون، فيبدأ من 1 وهو الإلكترونات الأقل طاقة إلى مستويات أخرى حيث تؤدي الأعداد الأكبر إلى حالات طاقة أعلى، وذلك يكون مع زيادة حالة الطاقة، يحيث أنه حينها يزداد متوسط المسافة بين الإلكترونات والنواة، وذلك كما اقترح نموذج بوهر، التي يتم فيها عرض المقاطع العرضية لمدارات 1s و 2s و 3 s.
نظرًا إلى أن معظم الذرات تحتوي في الأصل على إلكترونات متعددة، فإنه يتم تعريف طاقة الحالة الأرضية على أنها أقل طاقة ممكنة للإلكترون الأعلى طاقة، ولكن يكون ذلك في حالة إضافة الكثير من الإلكترونات، حيث تمتلئ مدارات الطاقة المنخفضة بسرعة، وبذلك نلاحظ أن المستويات تأخذ مدارات طاقة أعلى بشكل طبيعي.
فعلى سبيل المثال، يحتل الإلكترون في ذرة الهيدروجين مدار مداري 1 ثانية، بينما يحتل أعلى إلكترون طاقة في ذرة الصوديوم مدار 3 ثوان، وبالتالي نجد أن الحالة الأرضية لإلكترون الهيدروجين هي 1 ثانية، والحالة الأرضية لإلكترون الصوديوم هو 3 ثواني فقط. [1]
عدد الإلكترونات التي يتسع لها مستوى الطاقة الثالث
18 .
يحتوي مستوى الطاقة الرئيسي الثالث على قشرة فرعية من مداري s واحد، وثلاث مجموعات من مدار p وخمس مجموعات من مدارات d، حيث الحد الأقصى للإلكترون s-orbital والذي من الممكن أن يحتفظ به 2 ، p-orbital هو 6 و d-orbital هو 10، ولوصف الشكل العام بدقة نرى أن النواة تكون محاطة بكميات كبيرة جدًا من الفراغات أو الفضاء الذي يحتوي على إلكترونات كثيرة في كل مستوى ومختلفة عن المستوى الأخر تبعًا للتوزيع الإلكتروني.
وقد نجد أن تلك المساحة تكون في الأصل مقسمة إلى عدة مناطق تُسمى بمستويات الطاقة الرئيسية، حيث يحتوي كل مستوى طاقة رئيسي على مستوى آخر فرعي يحتوي هو أيضًا على مدار s واحد.
حتى يكون إجمالي الإلكترونات الموجودة في المدار s هو 2، وتُسمى الإلكترونات الموجودة في هذا المدار حينها بـ إلكترونات s وهي التي تكون الأقل في الطاقة وذلك مقارنًة بمستويات الطاقة الرئيسية الأخرى، حيث أنه من الممكن أن يحتوي مستوى الطاقة الرئيسي الأول على إلكترونين فقط وبالتالي يكون محتوي على مدار واحد فقط.
ولكن بشكل عام عند دراسة مستويات الطاقة في الكيمياء وجد أنه يحتوي كل مستوى طاقة رئيسي فوق مستوى الطاقة الأول على مدار s واحد فقط وثلاثة مدارات p، حيث يكون الحد الأقصى للإلكترونات الموجودة في المدار p هو 6 إلكترونات، وعليه يمكن فرض أن اكبر عدد الكترونات يستوعبه مجال الطاقة الثاني 8 إلكترونات كحد أقصى وأيضًا يحتوي على مدار s واحد وثلاثة مدارات p.
حتى يصبح الحد الأقصى للإلكترونات الموجودة في المدار d هو 10 إلكترونات، وبناءًا على ذلك نجد أنه من الممكن أن يحتوي مستوى الطاقة الرئيسي الثالث على 18 إلكترون وذلك كحد أقصى للإلكترونات حيث يحتوي المدار s على واحد إلكترون والمدار p على ثلاثة إلكترونات، والمدار d على خمسة إلكترونات، وبالتالي يكون عدد المدارات في ذلك المستوى 9، ويمكن حسابها من خلال المعادلة الآتية:
يحتوي كل مستوى طاقة رئيسي على 2 {n ^ 2} إلكترونات ، حيث n هو عدد المستويات، لمستوى الطاقة الثالث 2 {(3) ^ 2} $ = 18 إلكترونًا. إذن، مستوى الطاقة الثالث للإلكترون الكلي هو 18. [2]
التوزيع الإلكتروني
التوزيع الإلكتروني هو الهيكل الذي يتم من خلاله بناء الهيكل الإلكتروني وملء مستويات الطاقة المختلفة، حيث يتم من خلاله ترتيب الإلكترونات في المدارات حول النواة الذرية، فيتم تحديد التكوين الإلكتروني للذرة في نموذج ميكانيكا الكم.
ويتم ذلك من خلال عملية التكوين الإلكتروني للذرة وهو كيفية توزيع الإلكترونات داخل مدارات الذرة المختلفة الرئيسية منها والفرعية، ويُعد تكوين الإلكترون في الذرة أمر مهم لأنه يساعد على التنبؤ بالسلوك الكيميائي والكهربائي والمغناطيسي للمادة.
حيث أنه بناءً على التوزيع الإلكتروني للذرة يمكن من خلاله التنبؤ بالتفاعل الكيميائي للمواد المختلفة وماذا يمكن أن يحدث لهما في حالة أن قاموا بالتفاعل، ومدى قوته وتأثيره.
كما يصف التكوين الإلكتروني للذرة أيضًا ترتيب الإلكترونات في الفراغ حول النواة، والتي من خلالها يتم توزيع الإلكترونات على مستويات الطاقة المختلفة، حيث تُسمى مستويات الطاقة تلك بالغلاف أو المدار، وبشكل عام يكون توزيع الإلكترونات في مستويات الطاقة المختلفة مختلف، بحيث من الممكن ان تظل الطاقة الإجمالية لجميع الإلكترونات في حد الاستقرار الذري. [3]
