حاسبة التركيب الإلكتروني | جميع العناصر 1-118

ما حاسبة التوزيع الإلكتروني؟

تحدد حاسبة التوزيع الإلكتروني كيفية ترتيب الإلكترونات في الذرة بين مداراتها. والمدار منطقة حول النواة يُحتمل وجود الإلكترون فيها. أدخل عددًا ذريًا من 1 إلى 118 واختر صيغة الترميز. تعرض الحاسبة التوزيع الإلكتروني بالترميز الكامل أو بترميز الغاز النبيل (المختصر)، إلى جانب اسم العنصر ورمزه ومخطط يوضح كيفية امتلاء المدارات.

ما التوزيع الإلكتروني؟

التوزيع الإلكتروني رمز مختصر يوضح عدد الإلكترونات الموجودة في كل تحت مستوى من مستويات الذرة. ويُكتب على هيئة سلسلة من تسميات مثل 1s و2s و2p، يتبع كلًّا منها عدد صغير في صورة أسّ. وتسمّي التسمية مستوى الطاقة وشكل تحت المستوى. ويعدّ الأس الإلكترونات الموجودة فيه. فمثلًا، توزيع الكربون هو 1s² 2s² 2p²، أي إلكترونان في تحت مستوى 1s، وإلكترونان في 2s، وإلكترونان في 2p.

تحكم كيفية امتلاء هذه المستويات الفرعية ثلاث قواعد:

• مبدأ أوفباو: تملأ الإلكترونات تحت مستويات الطاقة الأقل أولًا قبل الانتقال إلى المستويات الأعلى.
• مبدأ استبعاد باولي: لا يتسع كل مدار لأكثر من إلكترونين، ويجب أن يكون لفّهما المغزلي في اتجاهين متعاكسين.
• قاعدة هوند: عندما تكون مدارات عدة في تحت مستوى واحد متساوية في الطاقة، مثل مدارات p الثلاثة، تملأ الإلكترونات كل مدار بإلكترون واحد أولًا قبل أن يحصل أي مدار على إلكترون ثانٍ.

ترتيب امتلاء المستويات الفرعية، من أقل طاقة إلى أعلى طاقة، هو:

11s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s, 4d, 5p, 6s, 4f, 5d, 6p, 7s, 5f, 6d, 7p
2

لاحظ أن 4s يمتلئ قبل 3d، مع أن الرمز "3" أدنى من "4". وهذا أحد الأجزاء الأكثر تعقيدًا في النمط، ولذلك يحدد الترتيب المذكور التسلسل، لا أرقام الأغلفة المجردة.

صيغة التوزيع الإلكتروني: كيفية حسابه

لبناء التوزيع يدويًا، اتبع ترتيب الامتلاء المذكور وضع الإلكترونات في كل تحت مستوى إلى أن تنفد. ولكل نوع من المستويات الفرعية حد أقصى ثابت لعدد الإلكترونات:

الخطوات:

1. حدد العدد الذري للعنصر. فهذا العدد يساوي عدد الإلكترونات في الذرة المتعادلة.
2. اتبع ترتيب الامتلاء (1s و2s و2p و3s و...) واملأ كل تحت مستوى إلى حده الأقصى قبل الانتقال إلى التالي.
3. توقف بعد وضع جميع الإلكترونات. وقد يكون تحت المستوى الأخير ممتلئًا جزئيًا فقط.

مثال محلول: الصوديوم (Na، العدد الذري 11)

لدى الصوديوم 11 إلكترونًا. وبحسب ترتيب الامتلاء: يتسع 1s لـ 2، ويتسع 2s لـ 2، ويتسع 2p لـ 6 (المجموع التراكمي: 10)، ويبقى إلكترون واحد هو 1 لملء 3s.

الترميز الكامل: 1s² 2s² 2p⁶ 3s¹

ترميز الغاز النبيل

يختصر ترميز الغاز النبيل التوزيع باستبدال الأغلفة الداخلية المكتملة برمز أقرب غاز نبيل أخف وزنًا بين قوسين مربعين. والغازات النبيلة الستة المستخدمة كنقاط مرجعية هي الهيليوم (2)، والنيون (10)، والأرغون (18)، والكريبتون (36)، والزينون (54)، والرادون (86).

تطابق إلكترونات الصوديوم العشرة الأولى، 1s² 2s² 2p⁶، توزيع النيون الكامل تمامًا. لذلك يمكن كتابة الصوديوم كما يلي:

[Ne] 3s¹

يُستخدم هذا الاختصار كثيرًا للذرات الأكبر، إذ قد يمتد الترميز الكامل إلى اثني عشر حدًا أو أكثر.

أمثلة محلولة إضافية

استثناءات مبدأ أوفباو

لا تتبع مجموعة صغيرة من العناصر ترتيب الامتلاء بدقة. ويكون تحت المستوى الممتلئ إلى النصف تمامًا أو الممتلئ بالكامل أكثر استقرارًا قليلًا من الترتيب الذي يتنبأ به مبدأ أوفباو. وفي معظم الحالات ينتقل إلكترون واحد من تحت مستوى s الخارجي إلى تحت مستوى d الواقع تحته. وفي بعض العناصر، مثل اللانثانوم والأكتينيوم، ينتقل إلكترون إلى تحت مستوى d بدلًا من بدء ملء تحت مستوى f.

تخزن الحاسبة التوزيع المقاس للحالة الأرضية لـ 20 عنصرًا من هذه العناصر وتستخدمه بدلًا من التوزيع المتوقع وفق مبدأ أوفباو. وهذه العناصر هي الكروم (24)، والنحاس (29)، والنيوبيوم (41)، والموليبدينوم (42)، والروثينيوم (44)، والروديوم (45)، والبلاديوم (46)، والفضة (47)، واللانثانوم (57)، والسيريوم (58)، والغادولينيوم (64)، والبلاتين (78)، والذهب (79)، والأكتينيوم (89)، والثوريوم (90)، والبروتاكتينيوم (91)، واليورانيوم (92)، والنبتونيوم (93)، والكوريوم (96)، واللورنسيوم (103). ويتبع كل عنصر آخر من 1 إلى 118 ترتيب الامتلاء المعتاد.

كيفية استخدام حاسبة التوزيع الإلكتروني

1. أدخل عددًا ذريًا بين 1 و118.
2. اختر ترميز الغاز النبيل أو الترميز الكامل.
3. اقرأ اسم العنصر ورمزه وتوزيعه الإلكتروني ومخطط امتلاء المدارات.
4. انسخ النتيجة باستخدام زر النسخ.

أهمية التوزيع الإلكتروني

يحدد التوزيع الإلكتروني للذرة، ولا سيما ترتيب إلكترونات غلافها الخارجي (إلكترونات التكافؤ)، إلى حد كبير كيفية ارتباطها بالذرات الأخرى. وتشترك العناصر الموجودة في العمود نفسه من الجدول الدوري في توزيع تكافؤ متشابه، ولذلك تتصرف كيميائيًا على نحو متشابه. يستخدم الكيميائيون التوزيع الإلكتروني للتنبؤ بحالات الأكسدة وأنواع الروابط والتفاعلية. ويستخدمه الفيزيائيون لتفسير الأطياف الذرية، أي الألوان المحددة للضوء التي يمتصها العنصر أو يصدرها. ويشكل التوزيع الإلكتروني أيضًا أساس ترميز أعداد الكم، حيث تصف أربعة أعداد (n وl وmₗ وmₛ) مستوى طاقة الإلكترون وشكل تحت المستوى واتجاه المدار ولفّه المغزلي.

الأسئلة الشائعة

ما التوزيع الإلكتروني؟ التوزيع الإلكتروني هو ترتيب الإلكترونات بين المستويات الفرعية للذرة، ويُكتب في صورة تسلسل مثل 1s² 2s² 2p⁶. وهو يتبع مبدأ أوفباو ومبدأ استبعاد باولي وقاعدة هوند.

كيف يُكتب التوزيع الإلكتروني؟ اذكر كل تحت مستوى مشغول بترتيب الامتلاء، مع كتابة أس يوضح عدد إلكتروناته. ويُكتب الكربون (عدده الذري 6) على النحو 1s² 2s² 2p².

ما ترميز الغاز النبيل؟ هو اختصار يستبدل الإلكترونات المطابقة لتوزيع غاز نبيل كامل برمز ذلك الغاز بين قوسين مربعين، يتبعه ما تبقى من الإلكترونات. ويُكتب الصوديوم [Ne] 3s¹ بدلًا من 1s² 2s² 2p⁶ 3s¹.

لماذا يخالف الكروم والنحاس نمط الامتلاء المعتاد؟ يكون تحت مستوى d الممتلئ إلى النصف أو الممتلئ بالكامل أكثر استقرارًا من التوزيع الذي يتنبأ به ترتيب أوفباو، ولذلك ينتقل إلكترون واحد من 4s إلى تحت مستوى 3d. وينتهي توزيع الكروم إلى [Ar] 4s¹ 3d⁵، وتوزيع النحاس إلى [Ar] 4s¹ 3d¹⁰. ويذهب البلاديوم إلى أبعد من ذلك، فيفرغ تحت مستوى 5s بالكامل، ليصبح توزيعه [Kr] 4d¹⁰.

كم إلكترونًا يمكن أن يتسع له تحت المستوى؟ يتسع تحت مستوى s لما يصل إلى 2، وتحت مستوى p لما يصل إلى 6، وتحت مستوى d لما يصل إلى 10، وتحت مستوى f لما يصل إلى 14.

كيف ترتبط إلكترونات التكافؤ بالجدول الدوري؟ إلكترونات التكافؤ هي الموجودة في الغلاف الخارجي. وبالنسبة إلى عناصر المجموعات الرئيسية، يتوافق عدد إلكترونات التكافؤ عادةً مع رقم مجموعة العنصر، ولذلك تتفاعل العناصر الموجودة في المجموعة نفسها بطرق متشابهة.