الدرس الثاني: التوزيع الإلكتروني والجدول الدوري
المتوسط - الصف التاسع
1. مقدمة: التوزيع الإلكتروني
التعريف: التوزيع الإلكتروني هو ترتيب الإلكترونات في مستويات الطاقة حول النواة.
مبدأ أساسي: في الذرة المتعادلة، يكون عدد الإلكترونات مساوياً لعدد البروتونات (العدد الذري).
2. مستويات الطاقة (Energy Levels)
هي مناطق تدور فيها الإلكترونات حول النواة، ولكل مستوى سعة قصوى من الإلكترونات:
| مستوى الطاقة (n) | الوصف | السعة القصوى (إلكترون) |
|---|---|---|
| الأول (n=1) | الأقرب للنواة، الأقل طاقة | 2 |
| الثاني (n=2) | أعلى طاقة من الأول | 8 |
| الثالث (n=3) | يتسع لـ 18 (لكن يستقر بـ 8 في العناصر الممثلة) | 18 |
| الرابع (n=4) | الأعلى طاقة في هذا الدرس | 32 |
خطوات كتابة التوزيع الإلكتروني:
- حدد العدد الذري (عدد الإلكترونات).
- املأ المستوى الأول بـ 2 إلكترون.
- املأ المستوى الثاني بـ 8 إلكترونات.
- املأ المستوى الثالث بـ 8 إلكترونات (للعناصر حتى عدد ذري 20)، و 18 إلكتروناً (للعدد الذري من 31-36).
- ما تبقى يوضع في المستوى التالي.
3. أمثلة عملية
العدد الذري: 8
الأول: 2 | الثاني: 6
العدد الذري: 20
الأول: 2 | الثاني: 8 | الثالث: 8 | الرابع: 2
العدد الذري: 35
المستوى الثالث يحمل 18 هنا
4. الجدول الدوري (Periodic Table)
تترتب العناصر في الجدول الدوري بناءً على أعدادها الذرية.
- الدورة (Period): الصف الأفقي (7 دورات). رقم الدورة = عدد مستويات الطاقة.
- المجموعة (Group): العمود الرأسي (18 مجموعة). رقم المجموعة (A) = عدد إلكترونات المستوى الخارجي (التكافؤ).
مثال 1: الفسفور (P)
توزيع: 2, 8, 5
- عدد المستويات = 3 ← الدورة الثالثة
- إلكترونات التكافؤ = 5 ← المجموعة 5A
مثال 2: عنصر مجهول
يقع في الدورة 4 والمجموعة 2A
- الدورة 4 ← 4 مستويات طاقة.
- المجموعة 2A ← المدار الأخير به 2 إلكترون.
- التوزيع: 2, 8, 8, 2 (العدد الذري 20).
5. الخصائص الدورية في الجدول الدوري
مفهوم الدورية:
هو تكرار الخصائص الكيميائية والفيزيائية للعناصر بنمط منتظم عند ترتيبها حسب تزايد أعدادها الذرية.
أ. الحجم الذري (Atomic Size)
- عبر الدورة (←): يقل الحجم. (زيادة الشحنة النووية تجذب الإلكترونات بقوة أكبر).
- عبر المجموعة (↓): يزداد الحجم. (بسبب إضافة مستويات طاقة جديدة).
ب. النشاط الكيميائي (Reactivity)
تميل لفقد الإلكترونات.
نشاطها يزداد لأسفل (سهولة فقد الإلكترون لكبر الحجم).
تميل لكسب الإلكترونات.
نشاطها يزداد لأعلى (سهولة جذب الإلكترون لصغر الحجم).
6. المجموعات الرئيسية وخصائصها
تنقسم العناصر الممثلة (A) إلى 8 مجموعات رئيسية، لكل منها صفات مميزة تعتمد على إلكترونات التكافؤ:
المجموعة 1A
الفلزات القلوية
- إلكترونات التكافؤ: 1
- نشطة جداً كيميائياً.
- تكون أيونات موجبة (+1).
- أمثلة: Li, Na, K.
المجموعة 2A
القلويات الترابية
- إلكترونات التكافؤ: 2
- أقل نشاطاً من 1A وأكثر صلابة.
- تكون أيونات موجبة (+2).
- أمثلة: Mg, Ca.
المجموعة 3A
عائلة البورون
- إلكترونات التكافؤ: 3
- تضم فلزات وأشباه فلزات.
- تكون أيونات موجبة (+3).
- أمثلة: B, Al.
المجموعة 4A
عائلة الكربون
- إلكترونات التكافؤ: 4
- تنوع في الخواص (لافلزات، أشباه، فلزات).
- غالباً تساهم بالمشاركة.
- أمثلة: C, Si.
المجموعة 5A
عائلة النيتروجين
- إلكترونات التكافؤ: 5
- تتنوع من غازات لصلبة.
- تكون أيونات (-3) أو روابط تساهمية.
- أمثلة: N, P.
المجموعة 6A
الكالكوجينات
- إلكترونات التكافؤ: 6
- لافلزات نشطة.
- تميل لكسب إلكترونين (-2).
- أمثلة: O, S.
المجموعة 7A
الهالوجينات
- إلكترونات التكافؤ: 7
- لافلزات شديدة النشاط (مكونات الأملاح).
- تكون أيونات سالبة (-1).
- أمثلة: F, Cl, Br.
المجموعة 8A
الغازات النبيلة
- إلكترونات التكافؤ: 8 (ما عدا He: 2).
- غلافها ممتلئ ومستقرة جداً.
- لا تتفاعل في الظروف العادية.
- أمثلة: He, Ne, Ar.
7. التوزيع الإلكتروني للأيونات
أ. الأيون الموجب (الكاتيون)
تتكون عندما تفقد الذرة إلكترونات (الفلزات).
أصبح يشبه النيون (الغاز النبيل)
ب. الأيون السالب (الأنيون)
تتكون عندما تكتسب الذرة إلكترونات (اللافلزات).
أصبح يشبه الأرجون (الغاز النبيل)
الخلاصة
- التوزيع الإلكتروني: هو المفتاح لفهم خصائص العنصر وموقعه في الجدول الدوري.
- الجدول الدوري: يرتكز على العدد الذري، حيث تدل الدورة على عدد مستويات الطاقة، والمجموعة على عدد إلكترونات التكافؤ.
- الدورية: تتدرج الخصائص مثل الحجم الذري والنشاط الكيميائي بنمط منتظم عبر الدورات والمجموعات.
- المجموعات الممثلة: تشمل عناصر من 1A إلى 8A، وتتميز كل مجموعة بخصائص كيميائية محددة تعتمد على إلكترونات مدارها الأخير.
أسئلة مراجعة
1. عنصر عدده الذري 17، اكتب توزيعه الإلكتروني وحدد دورته ومجموعته.
2. لماذا يقل الحجم الذري كلما اتجهنا من اليسار لليمين في الدورة الواحدة؟
3. لماذا تعتبر الغازات النبيلة (المجموعة 8A) مستقرة كيميائياً؟