الأعداد الكمية: النماذج والمداري الذري والأمثلة

الرقم الكمي هو رقم له معنى أو معلمة خاصة لوصف حالة النظام الكمي.

في البداية ربما درسنا بعض النظريات الذرية البسيطة مثل نظرية جون دالتون. ومع ذلك ، أدت التطورات التكنولوجية إلى نظريات جديدة حول الذرة.

علمنا سابقًا بنظرية نيلز بور الذرية التي تنص على أن الذرات يمكن أن تتحرك حول النواة الذرية في مسارها.

لكن بعد سنوات قليلة ، ظهرت نظرية ذرية جديدة تُعرف باسم نظرية الكم بعد اكتشاف نظرية ثنائية موجة الجسيمات.

توفر النظرية الكمومية للذرة تغييرات مهمة في النموذج الذري.

في نظرية الكم ، يتم نمذجة الذرات في شكل أرقام أو ما يسمى بالأرقام الكمية . لمزيد من التفاصيل ، دعنا نلقي نظرة على ما هو بيل. الكم.

أولية

"الرقم الكمي هو رقم له معنى أو معلمة خاصة لوصف حالة النظام الكمي."

في البداية ، تم طرح هذه النظرية من قبل عالم فيزيائي مشهور يُدعى إروين شرودنغر مع نظرية تُسمى غالبًا نظرية ميكانيكا الكم.

كان النموذج الذري الذي تم حله لأول مرة هو نموذج ذرة الهيدروجين من خلال معادلة موجية للحصول على bil. الكم.

من هذا العدد يمكننا أن نعرف عن نموذج الذرة بدءًا من المدارات الذرية التي تصف النيوترونات والإلكترونات فيها وسلوك الذرة.

ومع ذلك ، تجدر الإشارة إلى أن نموذج نظرية الكم يعتمد على عدم اليقين في مواضع الإلكترون. ليس الإلكترون مثل كوكب يدور حول نجم في مداره. ومع ذلك ، تتحرك الإلكترونات وفقًا لمعادلة الموجة بحيث لا يمكن "التنبؤ" إلا بموضع الإلكترون أو معرفة الاحتمال.

لذلك ، تنتج نظرية ميكانيكا الكم العديد من احتمالات الإلكترون بحيث يمكن معرفة نطاق الإلكترونات المبعثرة أو ما يسمى المدارات.

ما هو بالضبط الرقم الكمي؟

يتكون العدد الكمي بشكل أساسي من أربع مجموعات من الأرقام ، وهي:

• رقم الكم الرئيسي (ن)
• رقم السمت (لتر)
• العدد المغناطيسي (م)
• عدد (أرقام) الدوران.

من مجموعات الأرقام الأربع أعلاه ، يمكن أيضًا معرفة مستوى الطاقة المدارية أو الحجم أو الشكل أو الاحتمال الشعاعي المداري أو حتى اتجاهه.

بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن يصف رقم الدوران أيضًا الزخم الزاوي أو دوران الإلكترون في المدار. لمزيد من التفاصيل ، نلقي نظرة على العناصر التي تتكون منها الفواتير واحدة تلو الأخرى. الكم.

1- رقم الكم الرئيسي (n)

كما نعلم ، يصف الرقم الكمي الرئيسي السمة الرئيسية التي تُرى من الذرة ، ألا وهي مستوى الطاقة.

كلما زادت قيمة هذا الرقم ، زاد مستوى طاقة المدارات في الذرة.

اقرأ أيضًا: الاستيعاب [كامل]: التعريف والمصطلحات والأمثلة الكاملة

بما أن غلاف الذرة لا يقل عن 1 ، فإن العدد الكمي الأساسي يُكتب في صورة عدد صحيح موجب (1 ، 2 ، 3 ، ...).

2. رقم الكم السمت (لتر)

هناك أرقام بعد الرقم الكمي الرئيسي تسمى bil. السمت الكمومي.

يصف رقم الكم السمت الشكل المداري للذرة. يشير الشكل المداري إلى الموقع أو القشرة الفرعية التي قد يشغلها الإلكترون.

في الكتابة ، يتم كتابة هذا الرقم بطرح بيل. الكم الرئيسي بواحد (l = n-1).

إذا كانت الذرة تحتوي على 3 قذائف ، فإن رقم السمت هو 2 أو بعبارة أخرى ، يوجد قشران فرعيان حيث قد توجد الإلكترونات.

3-العدد المغناطيسي الكمي (م)

بعد معرفة شكل المدار برقم السمت ، يمكن أيضًا رؤية اتجاه المدار ثنائي. مغناطيسي الكم.

الاتجاه المداري المعني هو موضع أو اتجاه المدار الذي تمتلكه الذرة. يحتوي المدار على قيمة زائد وناقص على الأقل من قيمة رقم سمته (م = ± لتر).

لنفترض أن الذرة لديها الرقم l = 3 ثم رقمها المغناطيسي هو (m = -3 ، -2 ، -1 ، 0 ، 1 ، 2 ، 3) أو بمعنى آخر يمكن أن يكون للذرة 7 أنواع من الاتجاه.

4-عدد (أرقام) الدوران الكمي

في الأساس ، للإلكترونات هوية جوهرية تسمى الزخم الزاوي أو ما يُعرف عمومًا باللف المغزلي.

ثم يتم وصف هذه الهوية برقم يسمى عدد الكم المغزلي.

القيمة الموصوفة هي فقط القيمة الإيجابية أو السلبية للدوران أو المعروفة باسم الدوران لأعلى وتدور لأسفل.

ومن ثم بيل. يتكون كم الدوران فقط من (+1/2 و -1/2). إذا كان بيل. يحتوي الكم على عدد دوران قدره +1/2 بحيث يكون للإلكترونات اتجاه دوران للأعلى.

يوجد أدناه مثال لجدول الأرقام الكمية حتى تفهم المزيد عن الفواتير. الكم.

المداري الذري

علمنا سابقًا أن المدار هو مكان أو مساحة قد تشغلها الذرة.

حتى تتمكن من فهم المدارات ، دعونا نلقي نظرة على الصورة أدناه.

الصورة أعلاه هي أحد أشكال مدار الذرة. يُظهر السهم الموجود في الصورة أعلاه المدار أو الفضاء الذي قد يشغله الإلكترون.

من الصورة أعلاه يمكننا أن نرى أن الذرة بها مساحتان قد تشغلهما الإلكترونات.

تحتوي الذرة على أربعة أنواع من الأجزاء الفرعية ، وهي s و p و d و f. نظرًا لاختلاف الأجزاء الفرعية الموجودة في الذرة ، يختلف شكل المدارات أيضًا.

فيما يلي بعض الأوصاف لمدارات الذرة.

التوزيع الإلكترون

بعد معرفة كيفية نمذجة الذرة وفقًا لنظرية ميكانيكا الكم ، سنناقش تكوين أو ترتيب الإلكترونات في المدارات الذرية.

اقرأ أيضًا: معادلات القيمة المطلقة (شرح كامل وأمثلة للمشكلات)

هناك ثلاث قواعد رئيسية تشكل أساس ترتيب الإلكترونات في الذرات. القواعد الثلاث هي:

1. مبدأ Aufbau

مبدأ Aufbau هو قاعدة لترتيب الإلكترونات حيث تحتل الإلكترونات المدارات ذات المستوى الأدنى من الطاقة أولاً.

حتى لا تشعر بالارتباك ، الصورة أدناه هي قواعد الترتيب وفقًا لمبدأ Aufbau.

2. حظر باولي

يمكن أن يملأ كل ترتيب للإلكترونات من أدنى مستوى طاقة مداري إلى أعلى مستوى.

ومع ذلك ، أكد باولي أنه من المستحيل أن تتكون ذرة واحدة من إلكترونين لهما نفس العدد الكمي. يمكن أن يشغل كل مدار نوعين فقط من الإلكترونات التي لها دوران معاكس.

3. قاعدة هوند

إذا امتلأ الإلكترون عند نفس مستوى الطاقة المدارية ، فإن وضع الإلكترونات يبدأ بملء الإلكترونات المغزلية أولاً في كل مدار بدءًا من مستوى طاقة منخفض. ثم استمر في التدوير لأسفل.

غالبًا ما يتم أيضًا تبسيط تكوين الإلكترون باستخدام عناصر الغازات النبيلة كما هو موضح أعلاه.

بالإضافة إلى ذلك ، تم العثور على شذوذ في تكوين الإلكترون كما هو الحال في d subshell. في الجزء الفرعي d ، تميل الإلكترونات إلى أن تكون نصف ممتلئة أو ممتلئة تمامًا. لذلك فإن التكوين الذري Cr له تكوين ₂₄ Cr: [Ar] 4s13d5.

مثال على المشاكل

فيما يلي بعض نماذج الأسئلة لفهم الأرقام بشكل أفضل. الكم

مثال 1

الإلكترون له قيمة عدد كمي رئيسي (ن) = 5. حدد كل فاتورة. الكم الآخر؟

إجابة

 قيمة n = 5
قيمة l = 0،1،2 و 3
قيمة م = بين -1 و +1
لقيمة l = 3 ، قيمة m = - 3 ، -2 ، -1 ، 0 ، +1 ، +2 ، +3 

مثال 2

أوجد تكوين الإلكترون ومخطط الإلكترون لذرة عنصر Ge ₃₂

إجابة

₃₂ Ge: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p2 أو [Ar] 4s2 3d10 4p2

مثال 3

أوجد تكوين الإلكترون ومخطط الإلكترون لأيون ₈ O2−

إجابة

₈ O2−: 1s2 2s2 2p6 أو [He] 2s2 2p6 أو [Ne] (تمت إضافة إلكترونين: 2s2 2p4 + 2)

مثال 4

حدد الأرقام الكمومية الأساسية والسمتية والمغناطيسية التي قد يمتلكها إلكترون يشغل المستوى الفرعي للطاقة 4d.

إجابة

n = 4 و l = 3. إذا كان l = 2 فإن m = -3-2 ، -1 ، 0 ، +1 ، + 2 + 3 +

مثال 5

حدد بيل. عنصر الكم ₂₈ ني

إجابة

₂₈ ني = [بالعربية] 4s2 3d8