سنقدم بحثا عن التوزيع الإلكتروني في الكيمياء، حيث يهتم علم الكيمياء بموضوعات كثيرة تتضمن الذرات والجزيئات وتركيب المواد الكيميائية، وسنتناول في هذا البحث التوزيع الإلكتروني للذرات وكيفية توزيعها وأهميتها، ونستعرض أهم الطرق المستخدمة في التوزيع وأهميتها، وغيرها الكثير من المواضيع.
مقدمة عن بحث حول التوزيع الإلكتروني في الكيمياء
علم الكيمياء هو العلم الذي يهتم بدراسة طبيعة المادة وتحليل مكوناتها، بالإضافة إلى دراسة التفاعلات الكيميائية التي تحدث بينها، ويهتم علم الكيمياء أيضا بدراسة خصائص المواد والتغيرات التي تطرأ عليها، وهناك أنواع مختلفة من الكيمياء مثل الكيمياء التحليلية والكيمياء العضوية والكيمياء الحيوية والكيمياء الفيزيائية، وسيكون موضوع البحث حول توزيع الكتروني.
شاهد أيضًا: بحث عن اهمية الكيمياء في حياتنا اليومية بالتفصيل
تعريف الذرة
تعريف الذرة بالإنجليزية هو Atom، وهي أصغر جزء في العناصر الكيميائية، حيث تتألف الذرة من ثلاثة أجزاء، والأولى هي الإلكترونات السالبة التي تدور حول النواة الموجبة.
تتألف النواة الموجبة من مجموعة من البروتونات المشحونة إيجابيا، والجزء الثالث في الذرة هو النيوترونات، وهي الجزء ذو التوازن الشحني.
تعريف الإلكترون
الإلكترون هو جسيمة ذات طبيعة ذرية، يحمل شحنة سالبة ويشارك في تكوين الذرة، حيث يدور حول الشحنات الموجبة في المدارات خارج النواة.
على الرغم من وجود الإلكترونات خارج النواة، إلا أن البروتونات والنيوترونات موجودة في الداخل، فهي جسيمات تتواجد في نواة الذرة.
ما هو التوزيع الإلكتروني؟
- يعد التوزيع الإلكتروني موضوعا يهتم به الكيمياء، حيث يتم دراسته ووضع قوانين لتحديده، وقبل الانخراط في دراسته، يجب فهم معاني الإلكترون وأنه جزء من الذرة ويوجد خارجها يدور حولها.
- يمكن تجاهل كتلة الإلكترون لأنها يمكن أن تكون صغيرة جدا أو حتى تكون صفر، ولكن لا يمكن تجاهل شحنة الإلكترون لأنها تؤثر في الذرة.
- كتلة الإلكترونات مهملة وغير مهمة، حيث يتركز وزن الذرة في النواة. النواة تحتوي على بروتونات مشحونة إيجابيا ونيوترونات متعادلة في الشحنة.
- عندما يكون عدد الإلكترونات السالبة متساويا لعدد البروتونات الموجبة داخل الذرة، تكون الذرة متوازنة كهربيا، شريطة أن تكون الذرة في حالتها العادية.
- والعدد الذري هو عدد البروتونات الموجبة الموجودة في النواة ، بينما العدد الكتلي هو مجموع عدد البروتونات الموجبة وعدد النيوترونات المتعادلة.
شاهد أيضًا: بحث علمي عن الكيمياء والمادة
تعريف التوزيع الإلكتروني
التوزيع الإلكتروني هو ترتيب الإلكترونات في الذرة أو الجزيء، وقد قام علماء الكيمياء بدراسة التوزيع الإلكتروني لأهميته في تحديد عدد الإلكترونات.
بالإضافة إلى أن التوزيع الإلكتروني يلعب دورا في تحقيق استقرار الذرة، ومن خلال معرفة التوزيع الإلكتروني للذرة، يمكننا استنتاج العديد من خصائص العنصر الكيميائي وفهم النشاط الكيميائي له.
خطوات التوزيع الصحيح للإلكترونيات
التوزيع الصحيح للإلكترونيات يتم بشكل متتالي على عدة خطوات، كما يلي:
- عند التوزيع، يجب أن يكون عدد الإلكترونات في الذرة متساويا للعدد الذري.
- لكي يتم توزيع الذرة بشكل إلكتروني، يجب أن نبدأ من المدارات ذات الطاقة الأقل.
- لا يجوز أن يكون في المدار الواحد أكثر من 2 إلكترون.
كيف يحدث التوزيع الإلكتروني؟
- تتوزع الإلكترونات في المدارات الذرية، ويبدأ الترتيب بالمدارات ذات الطاقة الأقل على أساس القاعدة 2n2، حيث يمثل n رقم مستوى الطاقة، ويكون المدار الأول للإلكترونات لديه أكبر قدرة تحمل تصل إلى 2 إلكترون.
- في المسار الثاني، الحد الأقصى المسموح به هو 8 إلكترونات، وفي المسار الثالث يكون الحد الأقصى 18 إلكترون.
- عدد الإلكترونات في المستوى الطاقي الأخير يجب ألا يتجاوز 8 إلكترونات، بغض النظر عن رقم المدار، ويتساوى العدد الذري مع عدد البروتونات في النواة لأي عنصر.
- العدد الذري يعادل عدد البروتونات ويعادل عدد الإلكترونات حول النواة، وهذا ينطبق فقط على الذرة المتعادلة.
القواعد التي تحكم التوزيع الإلكتروني
هناك عدة قواعد تحكم توزيع الكهرباء في الذرة، وأبرزها قاعدة أوف باو وقاعدة هوند وقاعدة استبعاد بولي، وفيما يلي نتحدث عن هذه القواعد:
- في قاعدة أوف باو، يتبنى باو مبدأ البناء التصاعدي حيث تدخل الإلكترونات في المستويات الفرعية ذات الطاقة الأدنى ثم تتحرك إلى المستويات الأعلى، وتشغل الإلكترونات المدار 1s قبل المدار 2s في الذرة.
- ويرمز بحرف `n` الرئيسي لعدد الطاقة في الذرة، والبعد عن النواة، وترتيب ملء المدارات وفقا لقاعدة محددة، حيث يبدأ التوزيع الإلكتروني من 1s ثم 2s ثم 2p ثم 3s وهكذا.
- في المدار S، يمكن استيعاب حد أقصى 2 إلكترون، أما المدار p، فيمكن استيعاب عدد 6 إلكترونات، أما المدار d، فيستوعب حد أقصى 10 إلكترونات، أما المدار f، فيمكن أن يحتوي على حد أقصى 14 إلكترون.
- وفي قاعدة استبعاد باولي، لا يمكن لأي إلكترون في نفس الذرة أن يكون لهم نفس الأعداد الكمية الأربعة، عند التشابه في الأعداد الكمية n وℓ وmℓ بين الإلكترونات، يجب أن يكون العدد الكمي الرابع ms مختلفا عنهم.
- في قاعدة هوند، يجب أن يكون عدد الإلكترونات في المدار منفردة، إذا لم يكن عددها أكبر من عدد المدارات. على سبيل المثال، المدار P يحتوي على ثلاثة مدارات ذات طاقة متساوية وهي Px، Py، Pz.
- في كل مدار إلكترونين، عندما يكون عدد الإلكترونات ثلاثة أو أقل، يتم توزيعها بشكل فردي على ثلاثة مدارات. عند زيادة عدد الإلكترونات عن ثلاثة، يتم دمجها.
تحديد التوزيع الإلكتروني
لابد من إتباع القواعد التالية عند تحديد التوزيع الإلكتروني، وهم:
- يجب أن يكون عدد الإلكترونات في المدارات متساويا لعدد الذرات في حالة الذرة المتعادلة.
- لا ينبغي زيادة عدد الإلكترونات في المدار فوق إلكترونينين.
- عند توزيع الإلكترونات في مدارات المستويات الفرعية، نتبع قاعدة هوند.
- يجب أن نبدأ بتوزيع الإلكترونات في المدارات ذات الطاقة الأدنى، ثم ننتقل إلى المدارات الأعلى.
لماذا التوزيع الإلكتروني؟
التوزيع الإلكتروني في الذرة يكون وفقا لثلاث حقائق:
- في الفراغ الضيق للذرة، تكون طاقة وخواص الإلكترونات الأخرى مقيدة بحالة كمية محددة. وتعرف هذه الحالات بالمدارات الإلكترونية، ولكل حالة طاقة مختلفة.
- الإلكترونات تعتبر فرميونات، وتطبق عليها مبدأ استبعاد باولي، والذي يشير إلى أنه لا يمكن لاثنين من الإلكترونات أن يكونا في نفس الحالة. عندما يكون لدى إلكترون حالة محددة، يتحول الإلكترون التالي إلى حالة مختلفة.
- أي نظام يحتوي على توزيع إلكتروني واحد فقط، وعندما يكون التوزيع متوازنا يطلق عليه اسم الحالة الأرضية، وإذا لم تكن الحالة الأرضية متاحة، يتأثر أحد الإلكترونات بالتسخين أو التفريغ الكهربائي.
- إذا ما كانت الذرة غير متوازنة، راح يكون الوضع غير مستقر لفترة، وفي هالوقت راح تكون الإلكترونات بحالة مؤقتة وما بتستمر طويل وبعد ما تخلص الحالة المؤقتة راح ترجع للحالة الأرضية.
شاهد أيضًا: ما هي تقنية النانو في الكيمياء ؟
في ختام دراسة التوزيع الإلكتروني في الكيمياء، يمكن الوصول إلى العديد من المعلومات التي تحكم التوزيع الإلكتروني في الكيمياء. تمت مناقشة القواعد التي تحكم التوزيع الإلكتروني وشرحه، بالإضافة إلى فهم مفاهيم مساعدة للتوزيع الإلكتروني مثل تعريف الذرة وغيرها. وهكذا ينتهي البحث.
