[عاهد ابراهيم]

البنية الالكترونية للذرة
Electronic Structure Of Atom



المحتوى:
• مقدمة
• الأعداد الكمية المعتمدة في بناء الذرة
• مبدأ باولي ومبدأ هوند
• بناء الذرة بالالكترونات
• البناء الكلي للذرة بالالكترونات
• نص انجليزي(مبدأ باولي)

1. مقدمة:
تتوضع الإلكترونات حول النواة وفق مستويات طاقة محددة ،تسمى عادة المدارات أو الطبقات الذرية (orbitals) التي يمكن اعتبارها سلسلة من كرات لها مركزا واحدا(الغازات النادرة) كل كرة يمكن أن تحوي عددا أعظميا محددا من الالكترونات، ترقم مستويات الطاقة اعتبارا من أقرب مستوي للنواة ،الاستيعاب العددي لكل مستوي طاقة تحكمه نتائج حلول معادلة شرودينجر في ميكانيكا الكم ،ونحن هنا بصدد نتائج ميكانيكا الكم للتوزيع الالكتروني حول نواة الذرة بشكل بسيط جدا.
2. الإعداد الكمية المعتمدة في بناء الذرة:
• العدد الكمي الرئيس n=1,2,3,……..7 ويمثل مستويات الطاقة الأساسية بدون أية انشطار ،وتسمى المستويات في هذا الوضع بالمستويات المنطبقة(degeneracy ) .
• العدد الكمي المداري(الثانوي) ويمثل مستويات الطاقة الفرعية والمتفرعة من المستويات الأساسية ،وتصبح مستويات الطاقة الأساسية هنا منشطرة(متفرعة) وتوصف المستويات في هذه الحالة بأنها لا منطبقة(nondegeneracy).وفي الذرية والأطياف توصف الأرقام الكمية السابقة للعدد الكمي المداري بأحرف انجليزية صغيرة أي:
ويجب الانتباه هنا إلى عدم الخلط بين الأرقام والرموز(الأحرف).
• العدد الكمي المغناطيسي المداري وهو شرط آخر لانشطار كل حالة من حالات العدد الكمي المداري وبالتالي إلى زيادة عدد التفرعات للمستوي الأصلي.
• العدد الكمي المغناطيسي السبيني يشطر كل حالة من حالات العدد الكمي المغناطيسي المداري إلى مستويين طاقيين
3. مبدأ باولي ومبدأ هوند:
لن ندخل في تفاصيل المبدأين وقد وردا هنا من أجل التطبيق المباشر لبناء الذرة بالإلكترونات يقول مبدأ باولي أنه لا يمكن لإلكترونين في الذرة أن يملكا نفس الإعداد الكمية فإذا اتفقا في العدد الكمي الرئيس اختلفا في العدد الكمي المداري، وإذا اتفقا في العدد الكمي المداري اختلفا بالعدد الكمي المغناطيسي المداري، وإذا اتفقا بالعدد الكمي المغناطيسي المداري اختلفا بالعدد الكمي المغناطيسي الذاتي، ومبدأ هوند يؤكد على أن توزع الالكترونات على مستويات الطاقة يكون بأكبر عزم مغناطيسي ذاتي وبمعنى آخر بأكبر سبين (مثلا الحالة p تستوعب ست الكترونات فلو كان لدينا ثلاثة الكترونات فان كل منها يأخذ (ms=+½)الموجب وبعدها الإلكترون الرابع حتى السادس يأخذ (ms=-½) السالب).
4. بناء الذرة بالالكترونات: للتبسيط نبدأ ببناء كل مستوي أساسي على حده وكما يلي:
• مستوي الطاقة الأول ويسمى عادة بالمستوي K وفيه:
a) n=1
b)
c)
d)
e) يوجد هنا مستويي طاقة حسب العدد الكمي المغناطيسي وبالتالي يكون الاستيعاب الأعظمي للالكترونات حسب مبدأ باولي في هذا المسوي إلكترونان.
f) يأخذ هذا المستوي الترميز التالي للتوزيع الالكتروني ويعني إننا في المستوي الرئيس الأول والحالة المدارية s حيث العدد الكمي المداري يساوي الصفر ، والأس 2 يعني الاستيعاب الأعظمي للالكترونات وهو وصف كامل ودقيق لوضع الإلكترون الطاقي في الذرة.
• مستوي الطاقة الثاني ويسمى بالمستوي L وفيه:
a) n=2
b)
c)
d) كل حالة من الحالات السابقة (c)تنشطر إلى حالتين وفق العدد الكمي المغناطيسي السبيني .
e) وفقا للبندين (c) و (d) يكون عدد الحالات المنشطرة من الحالة الأساسية ثمانية وعدد مستويات الطاقة الجاهزة لاستقبال الالكترونات حسب مبدأ باولي ثمانية.
f) التوزيع الالكتروني لهذا المستوي له الشكل التالي لاحظ ظهور المدار s .
• مستوي الطاقة الثالث ويسمى بالمستوي M وفيه:
a) n=3
b)
c)
d) كل حالة من الحالات السابقة (c)تنشطر إلى حالتين وفق العدد الكمي المغناطيسي السبيني .
e) وفقا للبندين (c) و (d) يكون عدد الحالات المنشطرة من الحالة الأساسية ثمانية عشر وعدد مستويات الطاقة الجاهزة لاستقبال الالكترونات حسب مبدأ باولي ثمانية عشر.
f) التوزيع الالكتروني لهذا المستوي له الشكل التالي
• مستوي الطاقة الرابع ويسمى بالمستوي N وفيه:
a) n=4
b)
c)
d) لكل حالة من الحالات السابقة (c)تنشطر إلى حالتين وفق العدد الكمي المغناطيسي السبيني .
e) وفقا للبندين (c) و (d) يكون عدد الحالات المنشطرة من الحالة الأساسية اثنان وثلاثون وعدد مستويات الطاقة الجاهزة لاستقبال الالكترونات حسب مبدأ باولي اثنا وثلاثون.
f) التوزيع الالكتروني لهذا المستوي له الشكل التالي
• وهكذا بالنسبة لبقية الحالات والجدول (1) يوضح كافة الحالات.

رمز الطبقة عدد الالكترونات الكلي في الطبقة








n
K 2 1
1
L 8 2
2
2
M 18 3
3
3
3
N 32 4
4
4
4
4
O 50 5
5
5
5
5
5
P 72 6
6
6
6
6
6
6
Q 98





7
7
الجدول (1) : جدول تفصيلي لكافة حالات الامتلاء لمستويات الطاقة الفرعية

5. البناء الكلي للذرة بالالكترونات:
يبين الشكل(1) الكثافة الالكترونية لتوضع الالكترونات وفقا لمفهوم مستويات الطاقة. والشكل (2) امتلاء مستويات الطاقة النظامي حتى الحالة 3p ،ولكن لاعتبارات لن نذكرها هنا فان مستويات الطاقة الأعلى تشذ عن قاعدة الامتلاء النظامي فالحالة 3d لن تمتلئ إلا بعد امتلاء الحالة 4s ،أي أن هناك بعض المستويات العليا تتداخل لتأخذ مواضع أدنى من مكانها الطبيعي الشكل(3) .







ونظرا لصعوبة حفظ التوزيع الالكتروني للمبتدئين والخاضع لحالات الشذوذ السابقة فقد وضع الفيزيائيون والكيميائيون عدة مخططات ترشد الطالب لعملية التوزيع الالكتروني على مستويات الطاقة وقد اخترت المخطط المبين في الشكل (4) نظرا لسهولته في الإرشاد لملئ مستويات الطاقة ومن ثم كتابة التوزيع الالكتروني للذرة مهما كان عدد الالكترونات.

[عاهد ابراهيم]

ارجو من المشرف العام وضع محرر المعادلات

[nr-omar]

شـكــ وبارك الله فيك ـــرا لك ... لك مني أجمل تحية .

[akrawy]

شكرا لك اخ العزيز