Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove

7.13: طاقات المدارات الذرّية
فهرس المحتويات

JoVE Core
Chemistry

A subscription to JoVE is required to view this content.

Education
The Energies of Atomic Orbitals
 
نسخة طبق الأصل

7.13: طاقات المدارات الذرّية

في الذرة، تنجذب الإلكترونات سالبة الشحنة إلى النواة الموجبة الشحنة. في الذرة متعددة الإلكترونات، تتم أيضًا ملاحظة عمليات سحب الإلكترون-الإلكترون. إن القوى الجذابة والسحارة معتمدة على المسافة بين الجسيمات، فضلاً عن إشارة الشحنات على الجسيمات الفردية وحجمها. عندما تكون الشحنات على الجسيمات معاكسة، فإنها تجذب بعضها البعض. إذا كان لكل من الجزئيات نفس الشحنة، فإنها تتنافر مع بعضها البعض.

ومع تزايد حجم الشحنات، يزداد حجم القوة. ولكن عندما يكون فصل الشحنات أكثر، ينخفض مستوى القوة. وبالتالي، فإن قوة الجذب بين الإلكترون ونواة الذرة تتناسب بشكل طردي مع المسافة بينهما. إذا كان الإلكترون أقرب إلى النواة، فإنه يرتبط بشكل أكثر إحكاماً بالنواة؛ وبالتالي فإن الإلكترونات الموجودة في الحاويات المختلفة (على مسافات مختلفة) لها طاقات مختلفة.

بالنسبة إلى الذرات ذات مستويات الطاقة المتعددة، تقوم الإلكترونات الداخلية بحمايتها جزئياً من سحب النواة، نتيجة لتنافرات الإلكترون-الإلكترون. تعمل الإلكترونات الأساسية على حماية الإلكترونات في الحاويات الخارجية، بينما لا تمنع الإلكترونات الموجودة في نفس حاوية التكافؤ الجاذبية النووية التي يجرها بعضها البعض بكفاءة. وبوسعنا أن نفسر هذا بمفهوم الشحن النووي الفعّال، em>Zeff. هذا الجذب الذي يتم بذله على إلكترون معين بواسطة النواة، مع الأخذ في الاعتبار أي عمليات تنافر إلكترون-إلكترون. في حالة الهيدروجين، فلا يوجد سوى إلكترون واحد، وعلى هذا فإن الشحنة النووية (Z) والشحنة النووية الفعّالة (Zeff) متساويتان. بالنسبة لجميع الذرات الأخرى، تقوم الإلكترونات الداخلية بحمايتها جزئياً من جذب النواة، وبالتالي:

Eq1

يصف الاختراق المداري قدرة الإلكترون على الاقتراب من النواة. يمكن أن تقترب الإلكترونات الموجودة في s-المدار من النواة وأن تكون لها قدرة  أكثر على الاختراق. كثافة الاحتمال لـ s-مدار كروي ليست صفراً في النواة. تختلف الاتجاهات المكانية بـ  اختلاف الحاويات الفرعية. وبسبب المستوى الذي يتخذ شكل الدمبل، يخترق p-إلكترون بشكل أقل بكثير. يحتوي التموّج على عقدة تمر عبر النواة، حيث يكون احتمال العثور على الإلكترون صفراً. وبالتالي، فإن الإلكترون المداري s يرتبط بشكل أكثر إحكاماً بالنواة وله طاقة أقل من p-الإلكترون. حتى أن d-الإلكترون لديه قدرة اختراق أقل وطاقة أعلى منالإلكترون المداري p.
بالنسبة للقِشر والقشر الفرعية المختلفة، يمكن تصوير اتجاه قوة الالكترونات المخترِقة كما يلي

Eq2

يكون تأثير التدريع والاختراق كبيراً، وقد يكون للإلكترونات 4s طاقة أقل من الإلكترونات 3d.

تم اقتباس هذا النص من  Openstax, Chemistry 2e, Section 6.4: Electronic Structure of Atoms (Electron Configurations).

Tags

Energies Atomic Orbitals Coulomb Interactions Shielding Effect Orbital Penetration Coulomb's Law Attractive Force Repulsive Force Inverse-square Relationship Shell Number Electron Repulsion Nucleus Attraction Higher Orbital Energies Shielding Effect Electron Shielding Differences In Orbital Energies Effective Nuclear Charge Shielding Constant Atomic Number Lithium 2s Electron Semi-empirical Rules

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter