اكتشف مكان وجود الإلكترونات في الذرة

الإلكترونات هي جسيمات دون ذرية تدور حول النواة الذرية في سحابة من الإلكترونات تسمى الغلاف الإلكتروني. في هذا الدرس من الأستاذ ، سنرى أين توجد الإلكترونات داخل التركيب الذري ، وكذلك سلوك الإلكترونات في الحالات المختلفة للذرات (حالة الأرض والإثارة ) ، عندما تشكل الذرات أيونات أحادية الذرة ومتى تكون الإلكترونات ليست مرتبطة بأي ذرة معينة.

و الإلكترونات هي ضمن و الذرات التي هي أصغر الوحدات المكونة للمادة. الذرات غير قابلة للتجزئة ويحدد هيكلها وتكوينها خصائص المواد.

تتكون الذرات من ثلاثة أنواع من الجسيمات دون الذرية :

• البروتونات: هي جسيمات ذات كتلة وشحنة موجبة
• النيوترونات: هي جسيمات لها كتلة وليس لها شحنة كهربائية
• الإلكترونات : هي جسيمات بدون كتلة وشحنة سالبة.

تعد البروتونات والنيوترونات جزءًا من نواة الذرة ، بحيث تركز النواة الذرية كل الكتلة والشحنة الموجبة للذرة.

من ناحية أخرى ، تدور الإلكترونات حول النواة في مدارات محددة ، وتشكل سحابة من الإلكترونات تسمى القشرة الإلكترونية . تركز القشرة الإلكترونية للذرة كل الشحنة السالبة وليس لها كتلة.

مدارات الإلكترونات

المدارات التي تصفها الإلكترونات حول النواة الذرية هي مدارات محددة مسبقًا. أي أن مسارات الإلكترونات حول النواة الذرية ليست عشوائية. لا يوجد داخل الغلاف الإلكتروني سوى عدد قليل من المدارات الممكنة للإلكترونات ؛ بينما المدارات الأخرى محظورة. يُعرَّف المدار الذري بأنه المنطقة المحيطة بالنواة التي يكون فيها احتمال العثور على إلكترون أكبر من 90٪.

في كل من هذه المدارات المحتملة ، يكتسب الإلكترون الذي يدور من خلاله طاقة معينة تزداد عندما تكون المدارات بعيدة عن النواة. يتم تجميع المدارات في مستويات طاقة مختلفة (n) أو طبقات ، ويوجد ما مجموعه 7 مستويات طاقة ، حيث يمثل n = 1 أدنى مستوى للطاقة والأقرب إلى نواة الذرة. في كل مستوى أو طبقة من مستويات الطاقة ، توجد أنواع مختلفة من المدارات (مدارات s و p و d و f)

يُعرف الترتيب الذي يتم فيه توزيع الإلكترونات في مستويات الطاقة والمدارات المختلفة في الذرة باسم التكوين الإلكتروني .

يتم تحديد الخصائص الفيزيائية والكيميائية للذرات من خلال تكوينها ، وخاصة من خلال التكوين الإلكتروني للطبقة الخارجية (طبقة التكافؤ) .

العناصر الكيميائية هي الأنواع المختلفة من الذرات الموجودة ويتم تحديدها من خلال عددها الذري (Z) وعدد كتلتها (A).

• العدد الذري (Z) : عدد البروتونات الخاصة بالعنصر الذري ، والذي يساوي عدد الإلكترونات إذا كانت الذرة متعادلة.
• عدد الكتلة (أ) : عدد الجسيمات التي تحتوي على كتلة العنصر الذري ، أي مجموع جسيمات النواة الذرية (البروتونات والنيوترونات).

يتم تعيين رمز كيميائي لكل عنصر يمثله وتوجد مجموعة كل منهم في المستند العلمي الذي يرتبهم وفقًا لعددهم الذري ويجمعهم وفقًا لخصائصهم في العائلات والمجموعات ذات الصلة: الجدول الدوري .

في الحالة الأرضية ، والتي تُعرَّف بأنها حالة الحد الأدنى من الطاقة وأقصى قدر من الاستقرار للذرة ؛ لا يتم توزيع الإلكترونات بشكل عشوائي في المدارات الذرية المختلفة ، ولكنها تشغل المدارات المختلفة بطريقة منظمة ، وتملأ دائمًا المدارات الحرة بأقل طاقة أولاً .

في هذه الحالة ، تحتوي الذرة على نفس عدد الإلكترونات مثل البروتونات وتعوض الشحنات الموجبة والسالبة بعضها البعض ، وبالتالي فإن الذرة ككل محايدة (ليس لها شحنة صافية).

ومع ذلك ، يمكن للإلكترونات أن تقفز من مدار إلى آخر ، مما يعطي طاقة أو يمتصها. عندما لا تملأ إلكترونات الذرة المدارات بطريقة منظمة ، يُقال أن الذرة في حالة إثارة . في حالة الإثارة ، يشغل إلكترون واحد أو أكثر مدارات ذات طاقة أعلى تاركًا أخرى فارغة ذات طاقة أقل. في حالة الإثارة ، تكون الذرات غير مستقرة للغاية وتميل بسرعة إلى العودة إلى الحالة الأساسية.

عند تغيير المدار ، ينبعث الإلكترون أو يمتص الطاقة. إذا قفز الإلكترون من مدار منخفض الطاقة إلى مدار طاقة أعلى ، فإن الذرة سوف تمتص الطاقة ؛ بينما إذا تم إجراء القفزة في الاتجاه المعاكس (من مدار ذي طاقة أعلى إلى مدار ذي طاقة أقل) ، فإن الذرة ستطلق طاقة.

الإلكترونات الموجودة في الغلاف الخارجي للقشرة الإلكترونية (تسمى غلاف التكافؤ) هي إلكترونات يمكنها ترك الذرة أو يمكن دمجها بواسطتها . بهذه الطريقة يمكن للذرة أن تكتسب أو تفقد إلكترونات.

في الذرة المحايدة ، يكون عدد البروتونات الموجودة في النواة مساويًا لعدد الإلكترونات التي تشكل غلافها الإلكتروني. أي أن عدد الشحنات الموجبة يساوي عدد الشحنات السالبة. عندما يكون هناك اكتساب أو فقدان للإلكترونات ، تشكل الذرات أيونات أحادية الذرة .

أنواع الأيونات أحادية الذرة

وفقًا لشحنة الأيونات ، هناك نوعان مميزان:

• الكاتيونات أحادية الذرة : الذرات التي فقدت إلكترونًا واحدًا أو أكثر ، بحيث لا يتم تعويض ذلك الجزء من الشحنة الموجبة للنواة. لذلك تكتسب الذرة صافي شحنة موجبة.
• الأنيونات أحادية الذرة : الذرات التي اكتسبت إلكترونًا واحدًا أو أكثر بحيث يكون عدد الإلكترونات أكبر من عدد البروتونات في النواة بحيث تكتسب الذرة صافي شحنة سالبة.

عندما لا ترتبط الإلكترونات بأي ذرة معينة ، فإنها تتحرك عبر الفضاء الحر بين الذرات. تشكل هذه الحركة المستقلة للإلكترونات تدفقًا لشحنة كهربائية يمكن أن تنتقل عبر مواد معينة (مواد موصلة ومواد شبه موصلة).

هذا ، على سبيل المثال ، ما يحدث في حالة التيار الكهربائي الذي يمد الطاقة للمباني والمركبات وما إلى ذلك.