ما أكبر عدد من الإلكترونات يمكن أن يستوعبه مجال الطاقة الثالث في الذرة؟

عند دراسة الذرات، يعد فهم توزيع الإلكترونات في مستويات الطاقة أمرًا أساسيًا لفهم التفاعلات الكيميائية والخصائص الفيزيائية للعناصر.

في هذا المقال، سنناقش كيف يتم توزيع الإلكترونات في الذرة، مع التركيز على المجال أو المستوى الثالث للطاقة (المعروف بالمستوى M) والإجابة على السؤال: “ما أكبر عدد من الإلكترونات يمكن أن يستوعبه هذا المجال؟”

مستويات الطاقة في الذرة

الذرة تتكون من نواة تحتوي على البروتونات والنيوترونات، بينما تدور الإلكترونات حول النواة في مستويات طاقة معينة. هذه المستويات تُسمى مستويات الطاقة أو المدارات. كل مستوى طاقة يتم تحديده باستخدام رقم الكم الرئيسي (n)، حيث يمثل هذا الرقم المستوى الذي يوجد فيه الإلكترون داخل الذرة.

• المستوى الأول (K): n = 1
• المستوى الثاني (L): n = 2
• المستوى الثالث (M): n = 3
• المستوى الرابع (N): n = 4

قاعدة توزيع الإلكترونات

في مستويات الطاقة المختلفة، يتم توزيع الإلكترونات وفقًا لعدة قواعد فيزيائية وكيميائية مهمة:

• قاعدة أوفباو (Aufbau Principle): تنص على أن الإلكترونات تملأ المدارات أو المستويات الأقل طاقة أولًا قبل أن تنتقل إلى المدارات أو المستويات الأعلى طاقة.
• قاعدة هوند (Hund’s Rule): عندما يشغل الإلكترونات مدارات فرعية بنفس الطاقة، فإنهم يملأون المدارات بشكل منفرد أولًا قبل أن يتزاوجوا.
• مبدأ باولي للاستبعاد (Pauli Exclusion Principle): لا يمكن أن يشترك أكثر من إلكترونين في نفس المدار إلا إذا كان لهما spin مخالف.

عدد الإلكترونات في كل مستوى طاقة

• المستوى الأول (K): يحتوي على مداران فقط (s) ويمكن أن يستوعب 2 إلكترون.
• المستوى الثاني (L): يحتوي على أربعة مدارات (s و p) ويمكن أن يستوعب 8 إلكترونات.
• المستوى الثالث (M): يحتوي على 9 مدارات (s و p و d) ويمكن أن يستوعب 18 إلكترونًا.
• المستوى الرابع (N): يحتوي على 16 مدارًا (s و p و d و f) ويمكن أن يستوعب 32 إلكترونًا.

عدد الإلكترونات في المستوى الثالث في الذرة (M) وأكبر عدد من الإلكترونات يمكن أن يستوعبه مجال الطاقة الخاص به

• عدد الكم الرئيسي (n = 3): عند النظر في المستوى الثالث (M)، يحتوي هذا المستوى على المدارات 3s و 3p و 3d.
• عدد الإلكترونات في كل مدار:
  • مدار 3s يمكن أن يستوعب 2 إلكترون.
  • مدار 3p يمكن أن يستوعب 6 إلكترونات.
  • مدار 3d يمكن أن يستوعب 10 إلكترونات.

إذن، أكبر عدد من الإلكترونات الذي يمكن أن يستوعبه المجال الثالث (M) هو 18 إلكترونًا.

إقرأ أيضا:كلما قصر الطول الموجي فإن المصدر الذي يشع تلك الأشعة يتمتع بحرارة منخفضة

التوزيع الإلكتروني في المستوى الثالث (M)

باستخدام القواعد المذكورة، يتم توزيع الإلكترونات في المستوى الثالث كما يلي:

• في البداية، تملأ الإلكترونات مدار 3s أولًا (2 إلكترون).
• بعد ذلك، تملأ مدار 3p (6 إلكترونات).
• أخيرًا، تملأ مدار 3d (10 إلكترونات).

أهمية هذه المفاهيم في الكيمياء والفيزياء

فهم توزيع الإلكترونات في الذرة له أهمية كبيرة في دراسة الكيمياء والفيزياء:

• في الكيمياء: يساعد في فهم كيفية تفاعل العناصر مع بعضها البعض.
• في الفيزياء: يعزز الفهم لظواهر مثل الطيف الذري وخصائص المواد.

الختام

في الختام، يمكننا القول أن أكبر عدد من الإلكترونات الذي يمكن أن يستوعبه مجال الطاقة الثالث في الذرة هو 18 إلكترونًا. هذا التوزيع يعتمد على القواعد الفيزيائية المتبعة في توزيع الإلكترونات على المدارات المختلفة، ويعكس التفاعل المعقد بين الإلكترونات والطاقة داخل الذرة.

إقرأ أيضا:ثورة الرعاية الصحية: مستقبل التكنولوجيا في السعودية