كيمياء10 فصل أول

• المفاهيم والمصطلحات :

عزيزي الطالب ستتعرف في هذا الدرس على هذه المفاهيم والمصطلحات العلمية :

مبدأ أوفباو	Aufbau
قاعدة هوند	Hund’s Rule
العناصر الممثلة	The Representative Elements
العناصر الإنتقالية	Transition Elements
طاقة التأين	Ionization Energy

---

• مبادئ وقواعد التوزيع الإلكتروني للذرات ((Principles of Electronic Configuration

• يراعى العدد الذري عند البدء بعملية التوزيع الإلكتروني
• العدد الذري يمثل عدد البروتونات في نواة الذرة أو عدد الإلكترونات في الذرة المتعادلة.
• يجب مراعاة مبدأ أوفباو وقاعدة هوند عند  القيام بعملية التوزيع الالكتروني

---

• مبدأ أوفباو للبناء التصاعدي (Aufbau Principle) :

نص مبدأ أوفباو: "امتلاء الأفلاك بالإلكترونات تبعًا لتزايد طاقتها، بحيث تتوزع الإلكترونات أولًا في أدنى مستوى للطاقة ثم تملأ المستويات العليا للطاقة"

      الشكل الآتي يبين ترتيب المستويات الفرعية تصاعديًا بحسب طاقة كل منها : ( ترتيب الأفلاك بحسب الطاقة )

الصورة تمثل ترتيب الأفلاك بحسب الطاقة

• يلاحظ من الشكل السابق أن طاقة المستويات الفرعية تزداد عند زيادة عدد الكم الرئيس (n)، وأن المستويات تبدأ بالتداخل بعد المستوى الفرعي 3p
• :تعبأ الالكترونات في مستويات الطاقة وفق الترتيب الاتي 

....1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s, 4d, 5p 

 

---

 قاعدة هوند (Hund’s Rule) :

نص قاعدة هوند : " توزع الإلكترونات بصورة منفردة على أفلاك المستوى الفرعي الواحد بإتجاه الغزل نفسه، ثم إضافة ما تبقى من الإلكترونات إلى الأفلاك بإتجاه مغزلي معاكس"

• الفائدة من هذه القاعدة في التوزيع : توفير الحد الأدنى للطاقة والقدر الأقل من التنافر بين الإلكترونات داخل أفلاك المستويات الفرعية

                  مثال للتوضيح :

                 في حال ملءِ أفلاك المستوى الفرعي p بالإلكترونات، فإنها توزع منفردة على الأفلاك (p_x, p_y, p_z) في إتجاه الغزل نفسه وعند إضافة الإلكترون الرابع والإلكترون الخامس؛ فإنها تضاف في إتجاه غزل معاكس .

• الشكل الآتي يبين خطوات توزيع خمسة إلكترونات على أفلاك p الفرعية بحسب قاعدة هوند:

                                                                                           

•  

-  دلالة التوزيع الإلكتروني :

                                  

• التوزيع الإلكتروني لذرة الهيدوجين والتي عددها الذري (1)، وتوزيعها (1s¹)
• التوزيع الإلكتروني لذرة الهيليوم والتي عدد الذري (2)، وتوزيعها (1s²)
• وبما أن المستوى الفرعي s لا يتسع سوى لإلكترونين فإن وجود إلكترون ثالث كما في ذرة الليثيوم التي عددها الذري يساوي 3 يكون التوزيع الإلكتروني لها هو (1s² 2s¹)
• الجدول الآتي يبين التوزيع الإلكتروني لبعض ذرات العناصر :

    

---

• التوزيع الإلكتروني بدلالة الغازات النبيلة :

• تمتاز ذرات عناصر الغازات النبيلة بإمتلاء أفلاك مستواها الخارجي بالإلكترونات، ويكون التوزيع الالكتروني للمستوى الاخير لها هو $n{s}^{2}n{p}^6$ عدا الهيليوم يكون $1s^2$
• الجدول الآتي يبين التوزيع الإلكتروني لعدد من الغازات النبيلة :

            

 

• يستفاد من هذا التوزيع في كتابة التوزيع الإلكتروني لذرات العناصر الأخرى بدلالة الغازات النبيلة؛ وذلك من خلال إستبدال توزيع إلكترونات المستويات الداخلية ليحل محله رمز الغاز النبيل الذي يماثلها في التوزيع
• الجدول الآتي يبين التوزيع الإلكتروني لعدد من ذرات العناصر بدلالة الغاز النبيل :

   

 

• الربط بالحياة ( منطاد مملوء بغاز الهيليوم ):  يمتاز غاز الهيليوم He بكثافته المنخفضة مقارنة ببقية الغازات، ويعد غازًا أمنًا غير سام، وغير قابلٍ للإشتعال أو الإنفجار؛ نظرًا إلى قلة نشاطه الكيميائي؛ لذا تملأ به المناطيد، والبالونات الطائرة والغواصات البحرية.

---

أتحقق:

أكتب التوزيع الإلكتروني بدلالة الغاز النبيل لكل من الذرتين :

N (عددها الذري 7) ، Si (عددها الذري 14)

    الإجابة :

N₇ (عددها الذري 7): [He] 2s² 2p³

Si₁₄ (عددها الذري 14): [Ne] 3s² 3p²

---

• تصنيف العناصر :

• يتكون الجدول الدوري من 7 دورات تمثل المستويات الرئيسية للطاقة حول النواة.
• يضم الجدول الدوري 18 مجموعة.
• تترتب العناصر المتشابهة في خصائصها الكيميائية في مجموعة واحدة.
• تقسم عناصر الجدول الدوري لقسمين رئيسين وهما :

             1) العناصر الممثلة                   2) العناصر الإنتقالية

---

• العناصر الممثلة (Representative  Elements) :

• يرمز لها بالرمز A
• تضم 8 مجموعات تمثلها الأرقام ( 1, 2 , 13, 14, 15, 16, 17, 18)  وقد تمثلها الأرقام اللاتينية فمثلًا يعبر عن المجموعة 18 بالرقم (VIIIA) وتعني المجموعة (8) في العناصر الممثلة.
• الشكل الآتي يمثل مجموعات العناصر الممثلة في الجدول الدوري

يلاحظ عند كتابة التوزيع الإلكتروني لهذه العناصر أن الإلكترون الأخير يضاف إلى أفلاك المستوى الفرعي (s أو p)  حيث يشير مجموع إلكترونات (s وَ p) في المستوى الخارجي إلى رقم مجموعة العنصر ويشير أعلى رقم للمستوى (n) إلى رقم دورة العنصر في الجدول الدوري

فمثلًا :

إذا كان التوزيع الإلكتروني لعنصر هو : ( 1s² 2s² 2p³) :

فإن مجموع إلكترونات المستوى الخارجي (2s , 2p) هو (5) فيكون رقم مجموعة العنصر هو (5) في العناصر الممثلة، في حين يكون رقم دورة العنصر هي أعلى رقم (n) في التوزيع وهي (2) إذا هذا التوزيع الإلكتروني هو لعنصر موجود في المجموعة الخامسة الدورة الثانية وعند البحث في الجدول الدوري عن هذا العنصر يتبين أن النيتروجين N.

---

• العناصرالإنتقالية  (Transition  Elements) :

• هي عناصر تقع في وسط الجدول الدوري
• يضاف الإلكترون الأخير في توزيعها إلى المستوى الفرعي (f  أو d)
• يرمز لها بالرمز B
• تقسم العناصر الإنتقالية لقسمين وهما :

      1) العناصر الإنتقالية  (Transition  Elements)

      2) العناصر الإنتقالية الداخلية ( Inner Transition Elements)

• الشكل الآتي يمثل مجموعات العناصرالإنتقالية  في الجدول الدوري

1) العناصر الإنتقالية (Transition  Elements):

تتكون هذه العناصر من (10) مجموعات في الجدول الدوري، ويضاف الإلكترون الأخير في التوزيع الإلكتروني لذرات عناصرها إلى أفلاك المستوى الفرعي d

2) العناصر الإنتقالية الداخلية ( Inner Transition Elements)

تتكون هذه العناصر من (14) مجموعة في الجدول الدوري، ويضاف الإلكترون الأخير في التوزيع الإلكتروني لذرات عناصرها إلى أفلاك المستوى الفرعي f

 

• الجدول الآتي يبين التوزيع الإلكتروني لعناصر الدورة الرابعة الإنتقالية 

---

   أتحقق:

أكتب التوزيع الإلكتروني للعنصر الذي: عدده الذري 16

   الإجابة:

التوزيع الالكتروني للعنصر الذي عدده الذري 16 هو:1s²2s²2p⁶3s²3p⁴

التوزيع الالكتروني للعنصر بدلالة الغاز النبيل: [Ne]3s²3p⁴

 

 

---

 

• التوزيع الإلكتروني لأيونات العناصر :

• تميل ذرات العناصر إلى كسب الإلكترونات أو فقدها للوصول إلى توزيع يشبه توزيع الغازات النبيلة .
• تنشأ الأيونات الموجبة نتيجة فقد الإلكترونات من المستوى الخارجي للذرة فمثلًا:

        التوزيع الإلكتروني لذرة الصوديوم Na₁₁: 1s² 2s² 2p⁶ 3s¹

        التوزيع الإلكتروني لأيون الصوديوم Na¹⁺₁₁:  1s² 2s² 2p⁶

• تضاف الإلكترونات المكتسبة في الأيونات السالبة إلى المستوى الخارجي للذرة فمثلًا :

       التوزيع الإلكتروني لذرة الكلور Cl₁₇: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁵

       التوزيع الإلكتروني لأيون الكلوريد ^-1Cl₁₇: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶

---

مثال (1) :  

أكتب التوزيع الإلكتروني لأيون المغنيسيوم Mg²⁺₁₂ :

الإجابة :

التوزيع الإلكتروني لذرة المغنيسيوم Mg ₁₂ : 1s² 2s² 2p⁶ 3s²

التوزيع الإلكتروني لأيون المغنيسيوم Mg²⁺₁₂ : 1s² 2s² 2p⁶

ذرة المغنيسيوم  فقدت الكترونين وتحولت لأيون للوصول إلى التوزيع الإلكتروني الذي يشبه التوزيع الإلكتروني للعنصر النبيل

يمكن كتابة التوزيع الإلكتروني لأيون المغنيسيوم بدلالة العنصر النبيل بالصورة الآتية :

Mg²⁺: [Ne]₁₂

---

مثال (2) :  

أكتب التوزيع الإلكتروني لأيون النيتروجين  N^3-₇:

الإجابة :

التوزيع الإلكتروني لذرة النيتروجين N₇ : 1s² 2s² 2p³

التوزيع الإلكتروني لأيون النيتروجين N^-3₇: 1s² 2s² 2p⁶

إن ذرة النيتروجين قد اكتسبت 3 إلكترونات من أجل الوصول إلى التوزيع إلكتروني الذي يشبه التوزيع الإلكتروني للعنصر النبيل

يمكن كتابة التوزيع الإلكتروني لأيون النيتروجين بدلالة العنصر النبيل بالصورة الآتية :

N^3-: [Ne]₇

 

---

أتحقق:

أكتب التوزيع الإلكتروني  لكل من الأيونات الآتية :

Ca²⁺, ₁₆S^2-₂₀

الإجابة :

₂₀Ca²⁺: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶

₂₀Ca²⁺: [Ar]

₁₆S^2-: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶

 

₁₆S^2-: [Ar]