ما هي مستويات الطاقة الفرعية؟

ال المستويات الفرعية للطاقة في الذرة ، هم الشكل الذي يتم به تنظيم الإلكترونات في الطبقات الإلكترونية ، وتوزيعها في الجزيء أو الذرة. وتسمى هذه المستويات الفرعية للطاقة المدارات.

إن تنظيم الإلكترونات في المستويات الفرعية هو ما يسمح للتركيبات الكيميائية للذرات المختلفة ويحدد موقعها داخل الجدول الدوري للعناصر.

يتم ترتيب الإلكترونات في الطبقات الإلكترونية للذرة بطريقة معينة من خلال مزيج من الحالات الكمومية. في اللحظة التي يشغل فيها إلكترونًا إحدى هذه الحالات ، يجب وضع الإلكترونات الأخرى في حالة مختلفة.

مقدمة

يتكون كل عنصر كيميائي في الجدول الدوري من ذرات تتكون بدورها من نيوترونات وبروتونات وإلكترونات. الإلكترونات هي جسيمات سالبة الشحنة توجد حول نواة أي ذرة ، موزعة في مدارات الإلكترون.

مدارات الإلكترون هي حجم الفضاء حيث يكون للإلكترون فرصة بنسبة 95٪ في العثور عليه. هناك أنواع مختلفة من المدارات ، بأشكال مختلفة. في كل مدار ، يمكن تحديد موقع إلكترونين كحد أقصى. المدار الأول للذرة هو المكان الذي يوجد فيه أكبر احتمال للعثور على الإلكترونات.

يتم تحديد المدارات بالأحرف s و p و d و f ، أي Sharp و Principle و Diffuse و Basic ، وتجمع عند انضمام الذرات لتشكيل جزيء أكبر. تم العثور على هذه المجموعات من المدارات في كل طبقة من الذرة.

على سبيل المثال ، في الطبقة 1 من الذرة توجد مدارات S ، وفي الطبقة 2 توجد مدارات S و P ، وفي داخل الطبقة 3 من الذرة توجد مدارات S و P و D وأخيراً في الطبقة 4 من الذرة يوجد كل المدارات S ، P ، D و F المدارات.

في المدارات أيضًا نجد مستويات فرعية مختلفة ، والتي بدورها يمكنها تخزين المزيد من الإلكترونات. تتشابه المدارات في مستويات الطاقة المختلفة مع بعضها البعض ، ولكنها تشغل مناطق مختلفة في الفضاء.

يمتلك المدار الأول والثاني المدار نفس الخصائص التي لدى المدار S عقدًا شعاعية ، ولديه احتمال أكبر بالحجم الكروي ، ويمكنه حمل إلكترونين فقط. ومع ذلك ، فهي تقع في مستويات مختلفة من الطاقة ، وبالتالي تشغل مساحات مختلفة حول النواة.

الموقع في الجدول الدوري للعناصر

كل تكوين من العناصر الإلكترونية فريد من نوعه ، وهذا هو السبب في تحديد موقعها في جدول العناصر الدوري. يتم تعريف هذا الموضع من خلال فترة كل عنصر ورقمه الذري بعدد الإلكترونات التي تحتوي عليها ذرة العنصر.

بهذه الطريقة ، يعد استخدام الجدول الدوري لتحديد تكوين الإلكترونات في الذرات هو المفتاح. تنقسم العناصر إلى مجموعات وفقًا لتكويناتها الإلكترونية على النحو التالي:

يتم تمثيل كل مدار في كتل محددة داخل الجدول الدوري للعناصر. على سبيل المثال ، الكتلة المدارية S هي منطقة الفلزات القلوية ، المجموعة الأولى في الجدول وحيث توجد ستة عناصر ليثيوم (Li) ، روبيديوم (Rb) ، البوتاسيوم (K) ، الصوديوم (Na) ، فرانسيو ( الاب) والسيزيوم (Cs) وكذلك الهيدروجين (H) ، وهو ليس معدنًا ، لكنه غاز.

تحتوي هذه المجموعة من العناصر على إلكترون ، يُفقد عادةً بسهولة لتشكيل أيون موجب الشحنة. هم المعادن الأكثر نشاطا والأكثر تفاعلا.

الهيدروجين ، في هذه الحالة هو غاز ، لكنه ضمن المجموعة 1 من الجدول الدوري للعناصر لأنه يحتوي أيضًا على إلكترون واحد فقط. يمكن للهيدروجين تكوين أيونات بشحنة موجبة واحدة ، ولكن تحقيق إلكترون واحد يتطلب طاقة أكثر بكثير من إزالة الإلكترونات من الفلزات القلوية الأخرى. عند تكوين المركبات ، عادة ما يولد الهيدروجين روابط تساهمية.

ومع ذلك ، في ظل ضغوط شديدة للغاية ، يصبح الهيدروجين معدنيًا ويتصرف مثل باقي عناصر مجموعته. يحدث هذا ، على سبيل المثال ، داخل قلب كوكب المشتري.

المجموعة 2 تقابل المعادن الأرضية القلوية ، حيث أن أكاسيدها لها خصائص قلوية. من بين عناصر هذه المجموعة نجد المغنيسيوم (المغنيسيوم) والكالسيوم (كاليفورنيا). مداراتها تنتمي أيضا إلى مستوى S.

تحتوي الفلزات الانتقالية ، والتي تتوافق مع المجموعات من 3 إلى 12 في الجدول الدوري ، على مدارات من النوع D.

تتوافق العناصر التي تنتقل من المجموعة 13 إلى 18 في الجدول مع المدارات P. وأخيرا ، فإن العناصر المعروفة باسم اللانثانيدات والأكتينيدات لها مدارات اسمها F.

موقع الإلكترون في المدارات

توجد الإلكترونات في مدارات الذرة كوسيلة لتقليل الطاقة. لذلك ، إذا كنت تسعى إلى زيادة الطاقة ، فإن الإلكترونات تملأ المستويات المدارية الرئيسية ، مبتعدة عن نواة الذرة.

يجب أن نعتبر أن الإلكترونات لها خاصية جوهرية تُعرف باسم الدوران. هذا هو مفهوم الكم الذي يحدد ، من بين أمور أخرى ، تدور الإلكترون داخل المداري. ما هو ضروري لتحديد وضعك في المستويات الفرعية للطاقة.

القواعد التي تحدد موقع الإلكترونات في مدارات الذرة هي:

• مبدأ أوفباو: تدخل الإلكترونات إلى المدارات ذات طاقة أقل أولاً. يعتمد هذا المبدأ على الرسوم البيانية لمستويات الطاقة لبعض الذرات.

• مبدأ إقصاء باولي: يمكن للمدار الذري أن يصف إلكترونين على الأقل. هذا يعني أن إلكترونين فقط لهما مغزل مختلف يمكن أن يحتلا المدار الذري.

هذا يعني أن المداري الذري هو حالة حيوية.

• قاعدة هوند: عندما تحتل الإلكترونات مدارات من نفس الطاقة ، ستدخل الإلكترونات المدارات الفارغة أولاً. وهذا يعني أن الإلكترونات تفضل الدوران الموازي في مدارات منفصلة من المستويات الفرعية للطاقة.

سوف تملأ الإلكترونات جميع المدارات في المستويات الفرعية قبل مواجهة الدوران المعاكس.

التكوينات الإلكترونية الخاصة

هناك أيضا ذرات مع حالات خاصة من مستويات الطاقة الفرعية. عندما يشغل إلكترونان المدار ذاته ، يجب ألا يكون لهما يدوران مختلفان (كما هو موضح في مبدأ استبعاد باولي) ، ولكن اقتران الإلكترونات يرفع الطاقة قليلاً.

في حالة المستويات الفرعية للطاقة ، يقلل المستوى شبه الكامل ونصف المستوى الكامل من الطاقة من الذرة. هذا يقود الذرة إلى مزيد من الاستقرار.

مراجع

1. تكوين الإلكترون. تم الاسترجاع من Wikipedia.com.
2. مقدمة التكوينات الإلكترونية. تم الاسترجاع من chem.libretexts.org.
3. المدارات والسندات. تم الاسترجاع من chem.fsu.edu.
4. الجدول الدوري ، عناصر المجموعة الرئيسية. تم الاسترجاع من newworldencyclopedia.org.
5. مبادئ التكوين الكهربائي. تعافى من sartep.com.
6. التكوين الإلكتروني للعناصر. تم الاسترجاع من science.uwaterloo.ca.
7. الإلكترون سبين. تم الاسترجاع من hyperphysics.phy-astr.gsu.edu.