جدول التوزيع الإلكتروني وطريقة كتابته

كتابة التوزيع الإلكتروني

أسهل طريقة يمكن من خلالها إنشاء توزيعات إلكترونية هي استخدام جدول التوزيع الالكتروني، وهي طريقة يتم عبرها كتابة مختلف المدارات المتاحة للإلكترونات، حيث يكون من السهل تذكر ذلك الجدول، إلى جانب أنه يجعل من الممكن تكوين جدول توزيع الإلكترون لأي من العنصر المعروفة بأنواعها المختلفة.

ولكتابة ذلك الجدول يجب أن يتم رسم الجدول أولاً، والذي ينبغي أن يكون من الممكن تذكره بحيث تتناسب أرقام الصفوف مع مستويات الطاقة كما ولابد من أن تتوافق الأعمدة مع الأنواع المدارية، ويعود السبب في كون أول صفين يشتملان على عدد أقل من الأعمدة إلى ما يحدث من تأثيرات الازدحام نتيجة اقتراب الإلكترونات من النواة.

وفي الخطوة التالية من كتابة التوزيع الإلكتروني يتم اتباع السهم بدايةً من الأعلى إلى أن يتم إضافة الرموز الفرعية إلى عدد الإلكترونات الإجمالي بالذرة، ولذلك لمن يرغب في تدوين توزيع الإلكترون للبريليوم (4 إلكترونات)، عليه أن يبدأ من الأعلى أولًا ويمر خلال ثانية واحدة، ثم الدوران حوله إلى أن يتم الوصول لثانيتين، ويكون مجموع نقاط الفقاعات المنخفضة التي تم المرور بها هو أربعة، وبذلك يكون تدوين توزيع الإلكترون للبريليوم قد انتهى.

ومن أهم التفاصيل حول ذلك الأمر والتي يمكن ملاحظتها هي أن توزيعات الإلكترون للعناصر المتتالية المرتبة وفق عددها الدوري تحتوي على بعضها البعض، ومن الأمثلة التي يمكن أن توضح ذلك تظهر في توزيعات الإلكترون لأول أربعة عناصر وهي (الهيدروجين والهيليوم والليثيوم والبريليوم) وما إلى ذلك فيما يتعلق بالعناصر الأخرى.

ملأ المدارات الذرية في جدول التوزيع الإلكتروني

يتم ملأ المدارات الذرية وفق مجموعة من المبادئ والتي توضح أنواع التوزيع الإلكتروني من أشهرها ما يلي:

مبدأ أوفباو Aufbau

تمت تسمية ذلك المبدأ على اسم الكلمة الألمانية (Aufbeen) ومعناها (بناء)، حيث يفرض مبدأ Aufbau أن إلكترونات المدارات ذات الطاقات المنخفضة تشغل أماكنها في التوزيع الإلكتروني قبل المدارات ذات الطاقة الأعلى، و يمكن حساب طاقة المدار عن طريق مجموع الأرقام الكمية الأساسية، وحسب ذلك المبدأ فإن الإلكترونات تمتلئ بالترتيب الآتي: 1s، 2s، 2p، 3s، 3p، 4s، 3d، 4p، 5s، 4d، 5p، 6s، 4f، 5d، 6p، 7s، 5f، 6d، 7p …

ومن الضروري أن يتم ملاحظة توفر الكثير من الاستثناءات على مبدأ أوفباو Aufbau ومنها النحاس والكروم، وفي بعض الأحيان يمكن تفسير تلك الاستثناءات عبر ما توفره الأجزاء الفرعية نصف المملوءة أو المملوءة بالكامل من حالة الاستقرار.

مبدأ استبعاد باولي

ينص مبدأ استبعاد باولي على أن اثنين من الإلكترونات على أقصى حد، يكون لكل منهما حالة من الدوران المتعاكس، وهو ما قد يتناسب مع المدار، كما يمكن إيضاح المقصود من ذلك ا��مبدأ كما في التالي (لا يوجد اثنين من الإلكترونات في الذرة نفسها لهما ذات القيم لكافة الأرقام الأربعة الكمومية)، لذا في الحالة التي تكون الأرقام الأساسية والمغناطيسية والسمتية جميها لإلكترونين نفسها، فلابد أن يكون لديها دوران معاكس.

قاعدة هوند

توضح تلك القاعدة الترتيب الذي تمتلئ الإلكترونات به في المدارات جميعها المنتمية للقشرة فرعية، حيث تنص القاعدة على أن جميع المدارات بقشرة فرعية ما تحتلها الإلكترونات منفردة قبل ملء إلكترون آخر بمدار، وهو ما يأتي لكي يتم تعظيم الدوران الجمالي ، فإن ما يوجد من إلكترونات بالمدارات التي تشتمل على إلكترون واحد فقط لها الدوران نفسه (أو القيم نفسها لعدد الكم المغزلي).

كيفية التوزيع الإلكتروني في المدارات الذرية

كل مدار فرعي يمكن أن يشتمل فقط على عدد اثنين من الإلكترونات، والذين قد يتجه كل منهما في مسار عكس الآخر، والمدارات الرئيسية مكونة من مدارات ثانوية وتلك المدارات الثانوية هي s،p،d،f وكل من تلك المدارات الأربعة مكون من مدارات فرعية وهي:

المدار s: يتكون ذلك المدار من مدار واحد فرعي.
المدار p: يتكون ذلك المدار من مدارات فرعية ثلاثة.
المدار d: يتكون من مدارات فرعية خمسة.
المدار f: يتكون من مدارات فرعية سبعة.

ومن القواعد الرئيسية التي يتم اتباعها حين توزيع الإلكترونات بالمدارات الفرعية أهمية أن يتم توزيعها بطريقة فردية على مختلف تلك المدارات يليه مزاوجة تلك المدارات، كأن يرغب الباحث بملأ المدار p بإلكترونات أربعة فإن المدار p يشتمل على ثلاث مدارات فرعية، كل منها يحمل إلكترونين، ففي البداية يتم توزيع إلكترون بكل مدار فرعي فيظل إلكترون يتم وضعه بالمدار الأول، مع مراعاة أنه حين يتم توزيع الإلكترونات توزع من المدارات ذات الطاقة المنخفضة إلى المدارات ذات الطاقة الأعلى.