التوزيع الإلكتروني للعناصر

نظام التوزيع الإلكتروني:

يصف التوزيع الإلكتروني لعنصر ما كيفية توزيع الإلكترونات وترتيبها في مداراته الذرية تبعا لعدده الذري. يتبّع التوزيع الإلكتروني نظام معين، بحيث يتم ترتيب الإلكترونات في الأغلفة الفرعية، وكل غلاف فرعي يتسع لعدد معين من هذه الإلكترونات.

يحتوي كل غلاف رئيس على عددٍ من الأغلفة الفرعية يساوي قيمة (n) للغلاف الرئيس:

• اذا كانت قيمة (n) للغلاف الرئيس تساوي 1، فذلك يعني أنه لدينا غلاف فرعي واحد وهو (s).

• أما اذا كانت قيمة (n) للغلاف الرئيس تساوي 2، فذلك يعني أنه لدينا غلافيين فرعيين وهما غلافي (s و p).

• اذا كانت قيمة (n) للغلاف الرئيس تساوي 3، فذلك يعني أنه لدينا ثلاثة أغلفة فرعية وهي (s و p و d).

• اذا كانت قيمة (n) للغلاف الرئيس تساوي 4، فذلك يعني أنه لدينا أربعة أغلفة فرعية وهي (s و p و d وf).

الأغلفة الفرعية:

• غلاف (s): يتكون هذا الغلاف من مدار واحد، يتسع هذا الغلاف الفرعي إلى إلكترونين فقط.

• غلاف (p): يتكون هذا الغلاف من ثلاث مدارات ويتسع لستّة إلكترونات.

• غلاف (d): يتكون هذا الغلاف من خمسة مدارات ويتسع لعشرة إلكترونات.

• غلاف (f): يتكون هذا الغلاف من سبعة مدارات ويتسع لأربعة عشر إلكترون.

قواعد التوزيع الإلكتروني:

يتم توزيع الإلكترونات اعتمادا على عدد من القواعد:

مبدأ الاستبعاد لباولي:

ينص هذا المبدأ على أنه لا يمكن أن يكون لإلكترونين في نفس الذرة أعداد الكم الأربعة (ms,lm,l,n) ذاتها، وحتى لو تشابه كل من (lm,l,n) يجب أن يختلف (ms) الذي يعرف بعدد الكم المغزلي، حيث أن كل إلكترون يدور في الاتجاه المعاكس للآخر.

قاعدة أوف باو:

• ينص هذا المبدأ على أنه يجب ملء مستويات الطاقة (n) الأقل أولا قبل ملء المدارات أو المستويات ذات الطاقة الأعلى، علما أن طاقة المدار تزداد بزيادة عدد الكم الرئيسي (n). وهذه القاعدة توضح لنا التوزيع الإلكتروني كالتالي: نبدأ بالفلك الفرعي 1s ثم 2s ثم 2p ثم 3s ثم 3p وهكذا.

• تبعا لهذه القاعدة عندما تحصل تداخلات بالمدارات يوضع 4S قبل المدار 3d، حيث يكون المدار 3d أعلى طاقة من المدار 4S.

• هنالك عدة استثناءات في هذه القاعدة: تحدث عندما يكون بإمكاننا جعل المدار ممتلئ أو نصف ممتلئ، يعني في حالة استقرار: مثال: عنصر الكروم Cr:

1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s¹ 3d⁵   

[Ar] 3d⁵ 4s¹

قاعدة هوند:

تنص هذه القاعدة على أن الإلكترونات في الوضع الطبيعي تحب أن تتواجد منفردة ما لم تحتوي المدارات على أكثر من إلكترون، فإذا تواجد أكثر من إلكترون واحد نقوم بوضع إلكترون واحد في كل مدار والإلكترونات المتبقية، ثم نقوم بوضعها باتجاه معاكس للإلكترون الأول.

مثلا فلك s يتسع لإلكترونين واحد، أحدهما يوضع للأعلى والآخر للأسفل. علما أنه كلما زادت عدد الإلكترونات المتوازية يزداد استقرار الذرة.

والآن لنأخذ مثال توضيحي عن معنى الرمز التالي أثناء التوزيع الإلكتروني وما ينطبق عليه ينطبق على باقي الرموز:

1s¹

1 يعني ذلك أن الغلاف الرئيسي (n) يساوي (1).

s معنى ذلك أننا الآن بالغلاف الفرعي s.

الرقم الصغير بالأعلى يساوي عدد الإلكترونات الموجودة في الغلاف الفرعي.

الترميز باستخدام العناصر النبيلة:

• هذه الطريقة تستخدم للقيام بالتوزيع الإلكتروني، من خلالها نقوم باختصار بإجراء التوزيع الإلكتروني للعناصر في الجدول الدوري.

• اعتمادا على العدد الذري نقوم باختيار العنصر النبيل الصحيح لاستخدامه أثناء التوزيع.

• تستخدم الأقواس المربعة [  ] أثناء القيام باستخدام الغاز النبيل للترميز.

التوزيع الإلكتروني لعناصر المجموعة الثامنة – العناصر النبيلة:

• عنصر الهيليوم (He): عدده الذري يساوي 2. التوزيع الإكتروني: 1s²

• عنصر النيون (Ne): عدده الذري يساوي 10. التوزيع الإلكتروني: 1s² 2s² 2p⁶ لكن باستخدام عنصر الهيليوم نستطيع اختصار هذا التوزيع كالتالي: 2s² 2p⁶ [He]

• عنصر الأرغون (Ar): عدده الذري يساوي 18. التوزيع الإلكتروني: 1s² 2s² 2p⁶ 3s²3p⁶ باستخدام النيون: [Ne] 3s ² 3p⁶

• عنصر الكربتون(Kr): عدده الذري يساوي 36. التوزيع الإلكتروني: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰ 4p⁶ باستخدام الأرغون: [Ar] 3d¹⁰ 4s² 4p⁶

• عنصر الزينون (Xe): عدده الذري يساوي 54. التوزيع الإلكتروني: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰ 4p⁶ 5s² 4d¹⁰5p⁶ باستخدام الكربتون: [Kr] 4d¹⁰ 5s² 5p⁶

• عنصر الرادون (Rn): عدده الذري يساوي 86. التوزيع الإلكتروني: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰ 4p⁶ 5s² 4d¹⁰5p⁶ 6s²4f¹⁴ 5d¹⁰ 6p⁶ باستخدام الزينون: [Xe] 4f¹⁴ 5d¹⁰ 6s² 6p⁶

التوزيع الإلكتروني لعناصر المجموعة الأولى – العناصر القلوية:

• عنصر الهيدروجين (H): عدده الذري يساوي 1. التوزيع الإلكتروني: 1s¹

• عنصر الليثيوم (Li): عدده الذري يساوي 3. التوزيع الإلكتروني: 1s² 2s¹ باستخدام الهيليوم [He]2s¹

• عنصر الصوديوم (Na): عدده الذري يساوي 11. التوزيع الإلكتروني:1s² 2s² 2p⁶ 3s¹ باستخدام النيون: [Ne] 3s¹

• عنصر البوتاسيوم (K): عدده الذري يساوي 19. التوزيع الإلكتروني: 1s² 2s² 2p⁶ 3s²3p⁶ 4s¹ باستخدام الأرغون: [Ar] 4s¹

• عنصر الرباديوم (Rb): عدده الذري يساوي 37. التوزيع الإلكتروني: 1s² 2s² 2p⁶ 3s²3p⁶ 4s² 3d¹⁰ 4p⁶5s¹ باستخدام الكربتون:[Kr] 5s¹

ونكمل بهذه الطريقة لنهاية الجدول الدوري، ولا ننسى اتبّاع بعض القواعد الأساسية: حيث يجب أن يكون مجموع عدد الإلكترونات التي يتم توزيعها على المدارات للذرة يساوي العدد الذري للعنصر. أيضا لا ننسى اتباع قواعد التوزيع الإلكتروني الأساسية.