كيفية كتابة التوزيع الإلكتروني للعناصر الكيمائية

يمكن تعريف التوزيع الإلكتروني للعنصر (بالإنجليزية: Electron Configuration) بأنه وصف لكيفية توزيع الإلكترونات الموجودة في ذرة العنصر، في المدارات الذرية التي تحيط بنواته (تحتوي النواة على البروتونات والنيوترونات)، والتي تعرف أيضًا باسم الأغلفة الذرية أو المستويات الذرية، وتجدر الإشارة إلى أن التوزيع الإلكتروني لكافة العناصر يتبع قواعد ثابتة لكيفية تقسيم الإلكترونات على هذه المدارات، حسب سعة كل واحد منها، وفيما يأتي توضيح لكيفية كتابة التوزيع الإلكتروني لأي عنصر كيميائي:[١][٢][٣]


توزيع الإلكترونات في المدرات الرئيسية لذرة العنصر

يعتمد الحد الأقصى لعدد الإلكترونات التي يمكن يتسع لها المدار الواحد في الذرة على عدد الكم الرئيسي (n)، والذي يعبر عنه بالصيغة 2n²، حيث إن n تعبر عن رقم المدار في الذرة، وذلك كالآتي:

  • سعة المدار الأول (n= 1): 2(1)² = 2
  • سعة المدار الثاني (n= 2): 2(2)² = 8
  • سعة المدار الثالث (n= 3): 2(3)² = 18
  • سعة المدار الرابع (n= 4): 2(4)² = 32


توزيع الإلكترونات في المدرات الفرعية لذرة العنصر

تعتمد المدارات الفرعية التي يتم توزيع الإلكترونات عليها في ذرة العنصر، على عدد الكم السمتي، والذي يُشار إليه بالحرف (l)، علمًا بأن هذا العدد الكمي يعتمد على قيمة عدد الكم الرئيسي n، ولذلك، عندما تكون قيمة n هي 4، فهذا يعني أن من الممكن وجود 4 مدارات فرعية مختلفة، وهي l=0 وl=1 وl=2 وl=3، وقد تمت تسمية هذه المدارات الفرعية بالمدارات الفرعية s وp وd وf على التوالي، مع الإشارة إلى أن الحد الأقصى لعدد الإلكترونات التي يمكن أن يستوعبها المدار الفرعي يُعطى بالصيغة 2*(2l + 1).


وفيما يأتي توضيح لسعة المدارات الفرعية لذرات العناصر بناءً على ذلك:

  • سعة المدار الفرعي s هي: 2*(2(0) + 1) = 2
  • سعة المدار الفرعي p هي: 2*(2(1) + 1) = 6
  • سعة المدار الفرعي d هي: 2*(2(2) + 1) = 10
  • سعة المدار الفرعي f هي: 2*(2(3) + 1) = 14


بناءً على سبق ذكره، يحتوي المدار الرئيسي الأول لذرات العناصر الكيميائية (n=1) على مدار فرعي واحد (0=l)، أما المدار الرئيسي الثاني (n=2) فهو يحتوي على مدارين فرعيين هما (0=l)، و(I=1)، وأيضًا يحتوي المدار الرئيسي الثالث (n=3) على 3 مدرات ذرية فرعية وهي (0=l)، و(I=1) و(I=2)، وهكذا، أما المدار الرئيسي الرابع في الذرة (n=4) فهو يحتوي على 4 مدرات ذرية فرعية وهي (0=l)، و(I=1) و(I=2) و(I=3)، علمًا بأن تعبئة الإلكترونات في هذه المدارات الفرعية يكون على التوالي، أي أننا نضع الإلكترونات في المدار الفرعي الأول وهو المدار الفرعي s، ثم في المدار الفرعي p، ثم في المدار d، ثم في المدار f.


وعليه يكون توزيع الإلكترونات على المدارات الذرية كالآتي:


المدار الرئيسي (n)
عدد الكم السمتي (I)
المدارات الفرعية الموجودة في المدار الرئيسي
سعة المدار الفرعي
المدار الرئيسي الأول n=1
I = 0
1s
2
المدار الرئيسي الثاني n=2
I = 0
I = 1
2s
2p
2
6
المدار الرئيسي الثالث n=3
I = 0
I = 1
I = 2
3s
3p
3d
2
6
10
المدار الرئيسي الرابع n=4
I = 0
I = 1
I = 2
I = 3
4s
4p
4d
4f
2
6
10
14




المدارات 1p و2d و3f غير موجودة؛ لأن قيمة عدد الكم السمتي تكون دائمًا أقل من قيمة عدد الكم الرئيسي.




ترميز التوزيع الإلكتروني لذرة العنصر

يتم كتابة التوزيع الإلكتروني لذرة العنصر بمساعدة تسميات المدرات الفرعية، حيث تحتوي هذه التسميات على رقم المدار، والذي يعطى بواسطة عدد الكم الرئيسي، واسم المستوى الفرعي، والذي يعطى بواسطة عدد الكم السمتي، أما العدد الإجمالي للإلكترونات في المدار الفرعي، فيكتب بخط مرتفع، على سبيل المثال، إذا تم ملء إلكترونين في المستوى الفرعي s للمدار الأول، فإن الترميز الناتج هو 1s²، مثلًا، بمساعدة هذه التسميات الفرعية، يمكن كتابة التوزيع الإلكتروني لعنصر المغنيسيوم، الذي عدده الذري هو 12 على النحو التالي: 1s² 2s² 2p⁶ 3s².


أمثلة على كتابة التوزيع الإلكتروني للعناصر الكيمائية

  • التوزيع الإلكتروني لعنصر الهيدروجين (H)، وعدده الذري هو 1 هو: 1s¹
  • التوزيع الإلكتروني لعنصر الكربون (C)، وعدده الذري هو 6 هو: 1s² 2s² 2p²
  • التوزيع الإلكتروني لعنصر الأكسجين (O)، وعدده الذري هو 8 هو: 1s² 2s² 2p⁴
  • التوزيع الإلكتروني لعنصر النيتروجين (N)، وعدده الذري هو 7 هو: 1s² 2s² 2p³
  • التوزيع الإلكتروني لعنصر النيون (Ne)، وعدده الذري هو 10 هو: 1s² 2s² 2p⁶


الأسئلة الأكثر شيوعًا

  • عنصر توزيعه الإلكتروني 1s2 2s2 2p6 يقع في أي مجموعة؟

في المجموعة الثامنة، وهي مجموعة الغازات النبيلة، وذلك لأن هذا العنصر يمتلك 8 إلكترونات تكافؤ في مداره الأخير.

  • كيف تتوزع الإلكترونات حول النواة؟

تتوزع الإلكترونات حول النواة في مدارات ذرية محددة، لكل واحد منها سعة معينة، ويتم تعبئة هذه المدارات بحسب سعتها بالترتيب، حيث يبدأ التوزيع بالمدار الأقرب إلى النواة.

  • كيف أعرف التكافؤ من التوزيع الإلكتروني؟

يمكن معرفة التكافؤ من التوزيع الإلكتروني من خلال إلى عدد الإلكترونات الموجودة في المدار الأخير للذرة، حيث إن عدد الإلكترونات في المدار الأخير يمثل العدد الصحيح للتكافؤ.

  • كم عدد الإلكترونات في المستوى الرابع؟

يتسع المستوى الرابع لـ 32 إلكترونًا كحدٍ أقصى.

  • كيف أعرف رقم المجموعة من التوزيع الإلكتروني؟

يمكن معرفة رقم المجموعة من التوزيع الإلكتروني من خلال النظر إلى عدد الإلكترونات الموجودة في المدار الأخير، حيث إن العدد الصحيح للإلكترونات في المدار الأخير يُعطي رقم المجموعة في الجدول الدوري.


ملخص

التوزيع الإلكتروني للعناصر الكيميائية يمثل وصفًا ليكيفة توزيع الإلكترونات حول نواة الذرة في المدارات الذرية، وهو يتبع قواعد معينة بناءً على سعة كل مدار رئيسي ومدار فرعي، على سبيل المثال، يُكتب التوزيع الإلكتروني لعنصر الكربون (C)، الذي يمتلك 6 إلكترونات؛ بالترميز الآتي 1s² 2s² 2p²، علمًا بأن كل عنصر له توزيع إلكتروني فريد، ذلك استنادًا إلى عدد الإلكترونات التي يمتلكها وقواعد كتابة التوزيع الإلكتروني.






المراجع

  1. ↑ "Electron Configuration", byjus, Retrieved 29/10/2023. Edited.
  2. ↑ "Electron Configuration", vedantu, Retrieved 29/10/2023. Edited.
  3. ↑ "Electron Configuration", chem.libretexts, Retrieved 29/10/2023. Edited.