دراسة توزيع الإلكترون في الكيمياء سنقدم دراسة توزيع الإلكترون في الكيمياء حيث تتعامل الكيمياء مع العديد من الموضوعات كما هو علم الذرات والجزيئات وتكوين المواد الكيميائية وفي هذا السياق سنتحدث عن توزيع الإلكترون للذرات وكيف يحدث التوزيع وما هي أهميته وسنتعرف على أهم طرق التوزيع ونذكر أهميتها وغيرها الكثير في الدراسة.
مقدمة لدراسة الكهربية في الكيمياء
الكيمياء علم يدرس طبيعة المادة ومكوناتها، وكذلك التفاعلات الكيميائية التي تحدث بينها.
انظر أيضًا: دراسة متعمقة لأهمية الكيمياء في حياتنا اليومية
تعريف الذرة
تعريف الذرة في اللغة الإنجليزية هي الذرة التي هي جزء من العناصر الكيميائية وهي أصغر جزء من عنصر كيميائي. تتكون الذرة من ثلاثة أجزاء، الأول هو الإلكترونات السالبة التي تدور حول النواة الموجبة.
تتكون النواة الموجبة من مجموعة بروتونات موجبة الشحنة، والجزء الثالث في الذرة هو النيوترونات، وهي الجزء المحايد.
تعريف الإلكترون
الإلكترون هو جسيم دون ذري، والإلكترون هو جسيم يحمل شحنة سالبة ويساهم في تكوين الذرة لأنه الجزء الذي يدور حول الشحنات الموجبة خارج النواة.
على الرغم من أن الإلكترون خارج النواة، إلا أن البروتونات والنيوترونات موجودة في الداخل لأنها جزيئات موجودة داخل جسم النواة.
ما هو التوزيع الالكتروني؟
- يعتبر توزيع الإلكترون من الموضوعات التي تهم الكيمياء لأنها تدرسه وتضع قوانين تحدده. وقبل الشروع في دراسته من الضروري فهم معنى الإلكترون وأنه جزء من الذرة وأنه موجود خارج ذرة تدور حولها.
- ويمكن إهمال كتلة الإلكترون، لأن كتلة الإلكترون يمكن أن تكون صغيرة جدًا وتصل إلى الصفر، لكن شحنتها لا يمكن إهمالها، لأن شحنتها تؤثر على الذرة.
- كتلة الإلكترونات غير مهمة لأن كتلة الذرة تتركز في ما بداخل النواة، حيث تحتوي النواة على بروتونات موجبة الشحنة وهناك أيضًا نيوترونات مشحونة بشكل محايد.
- إذا كان عدد الإلكترونات السالبة يساوي عدد البروتونات الموجبة داخل الذرة، فإن الذرة تكون متعادلة كهربائيًا، بافتراض أن الذرة في حالتها الطبيعية.
- الرقم الذري هو عدد البروتونات الموجبة في النواة، ورقم الكتلة هو مجموع عدد البروتونات الموجبة وعدد النيوترونات المحايدة.
أنظر أيضا: البحث العلمي في الكيمياء والمادة
تعريف التوزيع الالكتروني
توزيع الإلكترون أو ترتيب الإلكترونات هو ترتيب الإلكترونات في ذرة أو في جزيء، وتوزيع الإلكترون هو أحد الموضوعات التي درسها الكيميائيون لأنه من المهم تحديد عدد الإلكترونات.
كذلك، فإن توزيع الإلكترون هو ما يساعد الذرة للوصول إلى حالة مستقرة، ومن خلال معرفة توزيع الإلكترون للذرة، يمكننا معرفة العديد من الخصائص الكيميائية للعنصر من خلال معرفة طبيعة نشاطه الكيميائي.
خطوات التوزيع الصحيح للإلكترونيات
يتم التوزيع الصحيح للإلكترونيات بالتتابع على عدة مراحل على النحو التالي:
- في التوزيع، يجب أن يكون عدد الإلكترون للذرة مساويًا للعدد الذري.
- لكي يحدث التوزيع الإلكتروني، يجب أن نبدأ بأدنى مدارات طاقة في الذرة.
- لا يُسمح بوجود أكثر من إلكترونين في مدار واحد.
كيف يعمل التوزيع الإلكتروني؟
- تتوزع الإلكترونات بين مدارات الذرة، ونبدأ بأدنى مدارات للطاقة على أساس 2n2، حيث n هو رقم مستوى الطاقة وأكبر قدرة على مستوى الطاقة في المدار الأول هي إلكترونان.
- يمكن أن يكون هناك 8 إلكترونات كحد أقصى في المدار الثاني، و 18 إلكترونًا كحد أقصى في المدار الثالث.
- أيضًا، يجب ألا يتجاوز عدد الإلكترونات في مستوى الطاقة الأخير 8، بغض النظر عن الرقم المداري، والعدد الذري يساوي عدد البروتونات في نواة أي عنصر.
- كما أنه يساوي أن العدد الذري يساوي عدد البروتونات يساوي عدد الإلكترونات حول النواة، وهذا فقط في حالة وجود ذرة محايدة.
قواعد التوزيع الإلكتروني
هناك عدة قواعد تحكم توزيع الإلكترون في الذرة، وأشهرها قاعدة باو، وقاعدة هوند، وقاعدة استبعاد باولي، ونتحدث عن هذه القواعد على النحو التالي:
- من قاعدة باو، يتبنى باو مبدأ الهيكل الصاعد، حيث تتحرك الإلكترونات إلى المستويات الفرعية للطاقة المنخفضة ثم إلى الأعلى، تحتل الإلكترونات المدار الأول قبل الثاني في الذرة.
- يرمز Bao إلى الرقم الكمي الرئيسي بالرمز n، حيث تكون طاقة المدارات في الذرة، والمسافة من النواة، وترتيب ملء المدارات وفقًا لقاعدة معينة، حيث يبدأ التوزيع الإلكتروني من 1 ثانية . ، ثم 2s، ثم 2p، ثم 3s، وهكذا.
- يحتوي المدار s على إلكترونين كحد أقصى، ويمكن أن يحتوي المدار p على 6 إلكترونات، بينما يحتوي المدار d على 10 إلكترونات كحد أقصى، ويمكن أن يحتوي المدار f على 14 إلكترونًا.
- وفقًا لقاعدة استبعاد باولي، لا يمكن لأي إلكترونين في نفس الذرة أن يكون لهما نفس الأرقام الكمومية الأربعة. إذا كانت الأرقام الكمومية n و l و mℓ متشابهة بين إلكترونين، يجب أن يكون العدد الكمي الرابع ms مختلفًا عنهم.
- وفقًا لقاعدة هوند، يجب أن يكون عدد الإلكترونات في المدارات هو نفسه، إذا كان عددها لا يتجاوز عدد المدارات، على سبيل المثال، يحتوي المدار P على ثلاثة مدارات متساوية الطاقة، وهي تساوي Px. Pz.
- وفي كل مداري إلكترونين، إذا كان هناك ثلاثة إلكترونات أو أقل، يحدث التوزيع بشكل فردي في ثلاثة مدارات، إذا كان عدد الإلكترونات أكثر من ثلاثة، تندمج الإلكترونات.
تعريف التوزيع الإلكتروني
عند تحديد التوزيع الإلكتروني، يجب اتباع القواعد التالية:
- يجب أن يكون عدد الإلكترونات في المدارات مساويًا للعدد الذري للعنصر في حالة وجود ذرة محايدة.
- لا يجوز أن يزيد عدد الإلكترونات في المدارات عن إلكترونين.
- في توزيع الإلكترونات في المدارات دون المستوى، نسترشد بقاعدة هوند.
- من الضروري البدء بتوزيع الإلكترونات في مدارات ذات طاقة أقل، ثم الانتقال إلى مدارات أعلى.
لماذا التوزيع الالكتروني؟
يعتمد التوزيع الإلكتروني في الذرة على ثلاث حقائق:
- في الفضاء الضيق للذرة، تقتصر الطاقة والخصائص الأخرى للإلكترون على حالة كمية محدودة. تسمى هذه الحالات المدارات الإلكترونية، ولكل دولة طاقة مختلفة.
- الإلكترونات هي فرميونات وتخضع لمبدأ استبعاد باولي، الذي ينص على أنه لا يمكن لفرميونين احتلال نفس الحالة، لأنه عندما يحتل الإلكترون حالة معينة، فإن الإلكترون التالي يحتل حالة أخرى.
- أي نظام له توزيع إلكترون واحد فقط، وفي حالة توزيع التوازن، يطلق عليه الحالة الأرضية، وإذا لم تكن الحالة الأرضية متوفرة، يتعرض أحد الإلكترونات للتسخين أو التفريغ الكهربائي.
- في حالة عدم توازن الذرة، تكون المادة غير مستقرة لبعض الوقت، لأن الإلكترونات في حالة مؤقتة وسرعان ما تعود إلى الحالة الأساسية بعد انتهاء الحالة المؤقتة.
انظر أيضًا: ما هي تقنية النانو في الكيمياء؟
بعد الانتهاء من دراسة توزيع الإلكترون في الكيمياء، يمكن للمرء الوصول إلى كمية كبيرة من المعلومات التي تحكم توزيع الإلكترون في الكيمياء.