في مستويات ثانوية للطاقة في الذرة هي الطريقة التي يتم تنظيم الإلكترونات في الأغلفة الإلكترونية، وتوزيعها في جزيء أو ذرة. تسمى مستويات الطاقة الفرعية هذه المدارات.
إن تنظيم الإلكترونات في المستويات الفرعية هو ما يسمح بالتركيبات الكيميائية للذرات المختلفة ويحدد أيضًا موقعها في الجدول الدوري للعناصر.
يتم ترتيب الإلكترونات في الأغلفة الإلكترونية للذرة بطريقة معينة عن طريق مجموعة من الحالات الكمية. في اللحظة التي يشغل فيها إلكترون إحدى هذه الحالات ، يجب أن تكون الإلكترونات الأخرى في حالة مختلفة.
المقدمة
يتكون كل عنصر كيميائي في الجدول الدوري من ذرات تتكون بدورها من نيوترونات وبروتونات وإلكترونات. الإلكترونات عبارة عن جسيمات سالبة الشحنة توجد حول نواة أي ذرة ، موزعة في مدارات الإلكترونات.
مدارات الإلكترون هي حجم الفضاء حيث يكون للإلكترون فرصة 95٪ للالتقاء. هناك أنواع مختلفة من المدارات ذات أشكال مختلفة. يمكن وضع إلكترونين كحد أقصى في كل مدار. المدار الأول للذرة هو المكان الذي يوجد فيه أكبر احتمال لإيجاد الإلكترونات.
يتم تحديد المدارات بواسطة الأحرف s و p و d و f ، أي Sharp و Principle و Diffuse و Fundamental ، وتتحد عندما تتحد الذرات معًا لتشكيل جزيء أكبر. في كل قذيفة من الذرة توجد هذه المجموعات من المدارات.
على سبيل المثال ، في الطبقة 1 من الذرة توجد مدارات S ، وفي الطبقة 2 توجد مدارات S و P ، وداخل الطبقة 3 من الذرة توجد مدارات S و P و D وأخيراً في الطبقة 4 من الذرة توجد كل المدارات المدارات S و P و D و F.
نجد أيضًا في المدارات مستويات فرعية مختلفة ، والتي بدورها يمكنها تخزين المزيد من الإلكترونات. المدارات عند مستويات الطاقة المختلفة متشابهة مع بعضها البعض ، لكنها تشغل مناطق مختلفة في الفضاء.
المدار الأول والمداري الثاني لهما نفس خصائص المدار S ، ولهما عقد شعاعي ، ولهما احتمالية أكبر للحجم الكروي ويمكنهما الاحتفاظ بإلكترونين فقط. ومع ذلك ، فهي تقع عند مستويات طاقة مختلفة ، وبالتالي فهي تشغل مساحات مختلفة حول النواة.
الموقع في الجدول الدوري للعناصر
كل من التكوينات الإلكترونية للعناصر فريدة من نوعها ، ولهذا السبب تحدد موقعها في الجدول الدوري للعناصر. يتم تحديد هذا الموضع من خلال فترة كل عنصر ورقمه الذري بعدد الإلكترونات الموجودة في ذرة العنصر.
وبالتالي ، فإن استخدام الجدول الدوري لتحديد تكوين الإلكترونات في الذرات هو المفتاح. تنقسم العناصر إلى مجموعات حسب تكويناتها الإلكترونية كالتالي:
يتم تمثيل كل مدار في كتل محددة داخل الجدول الدوري للعناصر. على سبيل المثال ، كتلة المدارات S هي منطقة الفلزات القلوية ، المجموعة الأولى في الجدول وحيث توجد ستة عناصر هي الليثيوم (Li) والروبيديوم (Rb) والبوتاسيوم (K) والصوديوم (Na) والفرانسيوم (Fr) والسيزيوم (Cs) وأيضًا الهيدروجين (H) ، وهو ليس معدنًا ، ولكنه غاز.
تحتوي هذه المجموعة من العناصر على إلكترون ، والذي غالبًا ما يُفقد بسهولة لتكوين أيون موجب الشحنة. هم المعادن الأكثر نشاطًا والأكثر تفاعلًا.
الهيدروجين ، في هذه الحالة ، غاز ، ولكنه يقع ضمن المجموعة 1 من الجدول الدوري للعناصر لأنه يحتوي أيضًا على إلكترون واحد فقط. يمكن للهيدروجين تكوين أيونات بشحنة موجبة واحدة ، لكن سحب إلكترون واحد يتطلب طاقة أكثر بكثير من إزالة الإلكترونات من المعادن القلوية الأخرى. عند تكوين المركبات ، يولد الهيدروجين عادة روابط تساهمية.
ومع ذلك ، تحت ضغوط عالية للغاية ، يتحول الهيدروجين إلى معدن ويتصرف مثل بقية العناصر في مجموعته. يحدث هذا ، على سبيل المثال ، داخل قلب كوكب المشتري.
المجموعة 2 تتوافق مع المعادن الأرضية القلوية ، لأن أكاسيدها لها خصائص قلوية. من بين عناصر هذه المجموعة نجد المغنيسيوم (Mg) والكالسيوم (Ca). تنتمي مداراتها أيضًا إلى المستوى S.
تحتوي المعادن الانتقالية ، التي تتوافق مع المجموعات من 3 إلى 12 في الجدول الدوري ، على مدارات من النوع D.
العناصر التي تنتقل من المجموعة 13 إلى 18 في الجدول تتوافق مع المدارات P. وأخيراً العناصر المعروفة باسم اللانثانيدات والأكتينيدات لها مدارات تسمى F.
موقع الإلكترون في المدارات
تم العثور على الإلكترونات في مدارات الذرة كوسيلة لتقليل الطاقة. لذلك ، إذا سعوا إلى زيادة الطاقة ، فإن الإلكترونات سوف تملأ المستويات المدارية الرئيسية ، مبتعدة عن نواة الذرة.
يجب أن يؤخذ في الاعتبار أن للإلكترونات خاصية جوهرية تعرف باسم الدوران. هذا مفهوم كمي يحدد ، من بين أمور أخرى ، دوران الإلكترون داخل المدار. ما هو ضروري لتحديد موقعك في المستويات الفرعية للطاقة.
القواعد التي تحدد موضع الإلكترونات في مدارات الذرة هي كما يلي:
- مبدأ Aufbau: تدخل الإلكترونات المدارات الأقل طاقة أولاً. يعتمد هذا المبدأ على الرسوم البيانية لمستويات الطاقة لذرات معينة.
- مبدأ استبعاد باولي: يمكن أن يصف المدار الذري إلكترونين على الأقل. هذا يعني أن إلكترونين فقط لهما دوران مختلف للإلكترون يمكنهما احتلال مدار ذري.
هذا يعني أن المدار الذري هو حالة طاقة.
- قاعدة هوند: عندما تحتل الإلكترونات مدارات لها نفس الطاقة ، تدخل الإلكترونات المدارات الفارغة أولاً. هذا يعني أن الإلكترونات تفضل الدوران المتوازي في مدارات منفصلة لمستويات الطاقة الفرعية.
سوف تملأ الإلكترونات جميع المدارات في المستويات الفرعية قبل مواجهة الدورات المعاكسة.
التكوينات الإلكترونية الخاصة
هناك أيضًا ذرات ذات حالات خاصة من مستويات الطاقة الفرعية. عندما يحتل إلكترونان نفس المدار ، لا يجب أن يكون لهما دوران مختلف فقط (كما هو موضح في مبدأ استبعاد باولي) ، ولكن اقتران الإلكترونات يرفع الطاقة قليلاً.
في حالة المستويات الفرعية للطاقة ، فإن المستوى الثانوي الكامل نصف الممتلئ والكامل يقللان من طاقة الذرة. هذا يقود الذرة إلى الحصول على قدر أكبر من الاستقرار.
المراجع
- التوزيع الإلكترون. تعافى من Wikipedia.com.
- مقدمة عن التكوينات الإلكترونية. تعافى من chem.libretexts.org.
- المدارات والسندات. تعافى من chem.fsu.edu.
- الجدول الدوري ، عناصر المجموعة الرئيسية. تعافى من newworldencyclopedia.org.
- مبادئ التكوين الكهربائي. تعافى من sartep.com.
- التكوين الإلكتروني للعناصر. تعافى من science.uwaterloo.ca.
- تدور الإلكترون. تعافى من hyperphysics.phy-astr.gsu.edu.