بحث عن التوزيع الالكتروني

بحث عن التوزيع الالكتروني موضوع علمي يحتوي على العديد من المعلومات والمصطلحات الخاصة بعلم الكيمياء، والذي يرتبط بشكلٍ وطيد بعلم الفيزياء، وهو موضوع مجهري ودقيق يتعلق بأصغر مكونات المادة، ألا وهي الذرة، وفي هذا المقال سيتم تقديم بحث شامل ومفصل عن ترتيب الإلكترونات، وكيف يتم دراسته، مع العلم أنه درس أساسي لطلاب التعليم الثانوي في العالم.

مقدمة بحث عن التوزيع الالكتروني

المادة هي الكلمة التي تُستخدم لوصف كل ما له كتلة وحجم، وبالتالي فهي تشمل الكون الملموس، ويتعدى استخدام هذا المصطلح العلوم والأبحاث الأكاديمية إلى كونه يشمل كل المكونات والعناصر المرئية وغير المرئية الموجودة على سطح الكرة الأرضية وفي الفضاء الخارجي، وتتميز هذه المادة بخصائص كيميائية وفيزيائية وبيولوجية معينة، وتشمل عدة حالات منها الصلبة والسائلة والغازية، كما تقسم كل مادة إلى مركبات وجزيئات، وتعد الذرة أصغر مكون للمادة، وتتكون بدورها من نواة محاطة بعدد معين من الإلكترونات.

بحث عن التوزيع الالكتروني

تخضع كتابة البحوث سواءًا العلمية أو الأدبية إلى قواعد وخطوات معتمدة دوليًا، حيث تشمل هذه الخطوات مراحل محددة، بدءًا بمقدمة تمهيدية، مرورًا بفقرات شاملة ومفصلة عن الموضوع الرئيس للبحث، وصولًا إلى الخاتمة التلخيصية، وذلك باستخدام مراجع ومصادر معتمدة، وموثوقة، وفي هذا المقال سيتم تقديم بحث علمي عن مفهوم توزيع الإلكترونات على مستوى الذرة، وهو من أهم المواضيع المطروحة في علم الكيمياء.

تعريف الإلكترون

الإلكترون، أو بالإنجليزية “electron”، هو جسيم أولي كروي الشكل، يعد من مكونات الذرة، ويتميز عن البروتونات والنيترونات بشحنته السالبة، وقد ظهر مصطلح “إلكترون” في العام 1894، ويعد هذا الأخير مكونًا أساسيًا حيث يساهم في توليد التيار الكهربائي، ويتحكم في العديد من خصائص الذرة، ويعود الفضل في اكتشافه إلى الفيزيائي البريطاني جوزيف طومسون، حيث قام في العام 1896 بإجراء تجارب على أشعة الكاثود وأثبت سلبية شحنة الإلكترونات.[1]

شاهد أيضًا: السحابة الالكترونية هي المنطقة التي تتحرك فيها الالكترونات حول النواة صح أم خطأ

ما هو التوزيع الإلكتروني

التوزيع الإلكتروني، أو باللغة الإنجليزية “Electron Configuration”، هو من حيث التعريف ترتيب الإلكترونات في محيط النواة داخل الذرة، حيث يتم هذا الترتيب على شكل توزيع في مدارات مختلفة تحيط بالنواة، ويختلف عدد الإلكترونات في كل مدار حسب السعة الطاقوية لكل مدار، ومن الجدير بالذكر أن هذا التوزيع يعتمد على الجذب الحاصل بين البروتونات، موجبة الشحنة داخل النواة والإلكترونات سالبة الشحنة، في حين تتنافر الإلكترونات فيما بينها، ويتم التوزيع الإلكتروني وفقًا للمبادىء الآتية:[2]

• تتوزع الإلكترونات حول النواة وفقًا لمدارات طاقة تختلف من حيث الكم.
• بما أن الإلكترونات هي عبارة عن فرميونات فلا يمكن لإثنين من الإلكترونات أن يتميزا بنفس الحالة الكمية.
• الميزة الكمومية للإلكترون تجعله في حالة عدم استقرار، وبالتالي يتموضع على مستوى مدارات الطاقة مشكلًا فوتونات.

تعريف المدار الذري

في إطار تقديم بحث عن التوزيع الالكتروني من الضروري الوقوف عند مفهوم المدار الذري، ويسمى بالإنجليزية “atomic orbital”، وهو من حيث التعريف العام عبارة عن الحيز أو المساحة التي تتواجد فيها الإلكترونات حول النواة وفقًا لترتيب معين مشكلةً السحابة الإلكترونية، وهي فيزيائيًا عبارة عن مستويات الطاقة الكمية التي تشغلها الإلكترونات، ويمكن تحديد عدد هذه المدارات بالاستناد على علم الرياضيات، من خلال دالة حسابية تعد من أشهر اكتشافات علم ميكانيكا الكم.[3]

جدول التوزيع الإلكتروني

قام علماء الكيمياء على مرّ العصور بإثراء الجدول الذي يصف توزيع الإلكترونات لكل ذرة من ذرات العناصر الكيميائية، ويخضع من حيث المبدأ للجدول الدوري للعناصر، حيث يتكون هذا الأخير من 18 مجموعة رأسية، تضم مجموعات أساسية، يرمز لها بالحرف “A”، وتحتوي على ثمانية مجموعات عمودية، في حين أن المجموعات الفرعية، يرمز لها بالحرف “B”، وتضم العناصر الانتقالية، كما تٌقسم إلى عشر أعمدة، ويضم هذا الجدول إلى حد الآن 104 عنصرًا كيميائيًا.[4]

قواعد التوزيع الإلكتروني

يتم التوزيع الإلكتروني حسب أرقام ورموز متفق عليها عالميًا، وتشمل الحروف: “s،p،d،f”، حيث يضاف رقم علوي صغير فوق كل حرف، ويرمز إلى عدد الإلكترونات الموجودة في كل مدار ثانوي، في حين تمثل الأعداد الكبيرة مستوى الطاقة في المدارات، ويخضع هذا التوزيع إلى القوانين والمبادىء الآتية:[2]

• مبدأ الاستبعاد لباولي: وهو فيزيائي نمساوي، أثبت في العام 1925 استحالة احتلال الفيرميونات نفس الحالة الكمومية، مما يسمح للإلكترونات أن تبقى بعيدة عن بعضها البعض.
• قاعدة هوند: وتخص توزيع الإلكترونات في المستويات الفرعية، حيث إن توزيع إلكترونات على مدارات الطاقة يشترط إضافة إلكترون واحد لكل مدار قبل إضافة إلكترونين.
• مبدأ أوفباو: وينص على البدأ بملء مدارات الطاقة الأقل قبل توزيع الإلكترونات على المدارات العليا.
• توزيع الطاقة: تتناسب مستويات الطاقة مع المسافة بين المدار والنواة، فكلما ابتعد الإلكترون كلما قلت قدرة النواة على جذبه مما يزيد من قوة المدار.

شاهد أيضًا: المناطق المختلفة التي توجد فيها الالكترونات

كيفية التوزيع الإلكتروني

يتم تحديد التوزيع الإلكتروني للعناصر الكيميائية باتباع مراحل وخطوات محددة، حيث إن المدار الفرعي الواحد لا يستوعب أكثر من إلكترونين، كما تنقسم المدارات الرئيسة إلى مدارات ثانوية يرمز لها بالحروف ” s،p،d،f”، والتي تتكوّن من المدارات الفرعية الآتية: [2]

• يتكون المدار s من مدار فرعي واحد.
• المدار p يشمل 3 مدارات فرعية.
• يتفرع المدار d إلى 5 مدارات فرعية.
• يتكون المدار f من 7 مدارات فرعية.

كتابة التوزيع الالكتروني للعناصر مع الأمثلة

لتوضيح كيفية كتابة التوزيع الالكتروني للعناصر الكيميائية، من الضروري تقديم بعض الأمثلة حيث يتم هذا التوزيع باتباع الخطوات الآتية:[5]

1. استخدام الجدول الدوري للعناصر لقراءة العدد الذري وتحديد عدد الإلكترونات.
2. كتابة القائمة الرئيسة للمدارات.
3. ترتيب المدارات.
4. توزيع الإلكترونات على عدد المدارات حسب القواعد المذكورة آنفًا.

• المثال الأول: التوزيع الإلكتروني للكالسيوم: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² .
• المثال الثاني: التوزيع الإلكتروني للكربون: 1s²2s²2p².
• المثال الثالث: التوزيع الإلكتروني للنيتروجين: 1s²2s²2p³.

خاتمة بحث عن التوزيع الالكتروني

يصف توزيع وترتيب الإلكترونات على مستوى الذرة العديد من الخصائص الفيزيائية والكيميائية للعناصر الكيميائية، والتي تشكل جزءًا جوهريًا في حياة الإنسان، حيث يتعامل بشكلٍ يومي مع مواد مختلفة، كما أن جسم الإنسان يحتوي على العديد من المعادن، الضرورية لمختلف الوظائف الحيوية كعنصر الحديد والصوديوم، وتتكون الخلايا بنسبة كبيرة من الماء الذي يتكون من الأكسجين والهيدروجين.

شاهد أيضًا: العالم الذي اكتشف وجود النواة في الذرة والفراغات الكبيرة فيها هو

بحث عن التوزيع الالكتروني هو مقال علمي يتضمن العديد من المعلومات القيّمة، ويدعو إلى التأكيد على قيمة وأهمية علم الكيمياء في حياتنا اليومية، حيث نتعامل مع المواد والعناصر الكيميائية بشكلٍ يومي ومستمر، كما نقوم بالعديد من التفاعلات الكيميائية سواءًا في البيت على مستوى المطبخ أو في العمل، أو في المدارس والجامعات.