✓ درس 2.2 · كتاب الوزارة

التركيب الإلكتروني

الصف الثاني الثانوي المدة 45 د محتوى كامل

درس «التركيب الإلكتروني» — مبدأ البناء التصاعدي، قاعدة هوند، مبدأ باولي، وكتابة التوزيع الإلكتروني للذرات.

محاضرة فيديو شرائح متحركة + قراءة صوتية عربية

اضغط أي أداة — لتوليد اختبارات وفلاش كارد وملخصات وتجارب من الدرس تفاعلياً

🏆 أتقنت الدرس 100%

✓ الشرح ✓ التمارين ✓ التجارب

درس «التركيب الإلكتروني» — مبدأ البناء التصاعدي، قاعدة هوند، مبدأ باولي، وكتابة التوزيع الإلكتروني للذرات.

كيمياء · بنية الذرة · الباب ⁦

٢

⁩

التركيب الإلكتروني

النظرية الذرية الحديثة · السحابة الإلكترونية · أعداد الكم الأربعة

📖 الدرس ⁦

٢

⁩

⏱ ~⁦

٥٠

⁩ دقيقة

📚 كتاب الوزارة

🎯

أهداف الدرس

✓يفسر أهم التعديلات التي أدخلتها النظرية الذرية الحديثة على تركيب الذرة
✓يشرح مفهوم السحابة الإلكترونية ومفهوم الأوربيتال
✓يحدد أعداد الكم الأربعة للإلكترون في الذرة
✓يحدد العلاقة بين رقم المستوى الرئيسي والمستويات الفرعية والأوربيتالات
✓يقدر جهود العلماء في التعرف على بنية الذرة

🔬

أسس النظرية الذرية الحديثة

قامت النظرية الحديثة في تركيب الذرة على تعديلات أساسية في نموذج بور، وكان أهم هذه التعديلات ما يلي:

١الطبيعة المزدوجة للإلكترون

٢مبدأ عدم التأكد لهايزنبرج

٣النظرية الميكانيكية الموجية للذرة

〰️

الطبيعة المزدوجة للإلكترون — Dual Nature

اعتبرت النظريات السابقة أن الإلكترون مجرد جسيم صغير سالب الشحنة. ولكن أثبتت التجارب أن للإلكترون طبيعة مزدوجة بمعنى أنه جسيم مادي له خواص موجية.

❓

مبدأ عدم التأكد لهايزنبرج

Uncertainty Principle of Heisenberg

افترضت نظرية بور أنه يمكن تحديد مكان الإلكترون وسرعته معًا بكل دقة في نفس الوقت. وقد توصل هايزنبرج باستخدام ميكانيكا الكم إلى مبدأ مهم وهو أن تحديد مكان وسرعة الإلكترون معًا في وقت واحد يستحيل عمليًا، وإنما يمكننا أن نقول من المحتمل بقدر كبير أو صغير وجود الإلكترون في هذا المكان أو ذاك.

أي أن التحدث بلغة الاحتمالات هو الأقرب إلى الصواب.

🌊

النظرية الميكانيكية الموجية — شرودنجر ⁦

1926

⁩

تمكن العالم النمساوي شرودنجر (Schrödinger) في عام ⁦ $1926$ ⁩ من تأسيس النظرية الميكانيكية الموجية للذرة ومن وضع المعادلة الموجية التي يمكن تطبيقها على حركة الإلكترون في الذرة.

يمكن بحلها إيجاد مستويات الطاقة المسموح بها، ويمكن تحديد منطقة حول النواة التي يزيد فيها احتمال تواجد الإلكترونات في كل مستوى طاقة.

بهذا تغير مفهومنا لحركة الإلكترونات: بعد أن كنا نعرف أن الإلكترونات تسير في مدارات محددة ثابتة والمناطق بينها مُحرمة، أصبحنا نتحدث عن احتمال التواجد.

☁️

السحابة الإلكترونية والأوربيتال

استُخدم مفهوم السحابة الإلكترونية (Electron cloud) للتعبير عن المنطقة من الفراغ المحيطة بالنواة، والتي يحتمل وجود الإلكترون فيها من كل الاتجاهات والأبعاد.

يوجد داخل السحابة الإلكترونية مناطق يزداد احتمال تواجد الإلكترون فيها، يُطلق على كل منها مصطلح الأوربيتال (orbital).

وقد أعطى الحل الرياضي للمعادلة الموجية لشرودنجر أربعة أعداد سُميت بأعداد الكم.

🎮

استكشف تفاعلي — أشكال الأوربيتالات

اختر المستوى ⁦ $n$ ⁩ ونوع الأوربيتال (⁦ $s, p, d, f$ ⁩) ولاحظ السحابة الإلكترونية وقيم أعداد الكم — كما في كتاب الوزارة.

🔢

إعداد الكم — Quantum Numbers

يلزم لتحديد طاقة الإلكترون في الذرات عديدة الإلكترونات معرفة قيم أعداد الكم التي تصف الإلكترون، وعددها أربعة:

عدد الكم الرئيسي ⁦ $(n)$ ⁩: يصف بُعد الإلكترون عن النواة.
عدد الكم الثانوي ⁦ $(ℓ)$ ⁩: يصف أشكال السحابة الإلكترونية للمستويات الفرعية.
عدد الكم المغناطيسي ⁦ $(m_{ℓ})$ ⁩: يصف أشكال الأوربيتالات واتجاهاتها الفراغية.
عدد الكم المغزلي ⁦ $(m_{s})$ ⁩: يصف الحركة المغزلية للإلكترون حول محوره.

①

عدد الكم الرئيسي ⁦

(n)

⁩

عدد الكم الرئيسي سبق أن استخدمه بور في تفسير طيف ذرة الهيدروجين ويرمز له بالرمز ⁦(n)⁩، ويستخدم في تحديد رتبة مستويات الطاقة الرئيسية (الأغلفة الإلكترونية) — وعددها في أثقل الذرات المعروفة في الحالة المستقرة سبعة.

⁦

2 n^{2} = أقصى عدد إلكترونات يتشبّع بها مستوى طاقة معين

⁩

غلاف K (⁦

n = 1

⁩)

⁦

2 (1)^{2} = 2 e^{-}

⁩

غلاف L (⁦

n = 2

⁩)

⁦

2 (2)^{2} = 8 e^{-}

⁩

غلاف M (⁦

n = 3

⁩)

⁦

2 (3)^{2} = 18 e^{-}

⁩

غلاف N (⁦

n = 4

⁩)

⁦

2 (4)^{2} = 32 e^{-}

⁩

لا ينطبق هذا القانون على مستويات الطاقة الأعلى من الرابع، لأن الذرة تصبح غير مستقرة إذا زاد عدد إلكترونات أي مستوى عن ⁦ $32$ ⁩ إلكترون.

عدد الكم الرئيسي دائمًا عدد صحيح يأخذ القيم ⁦ $1, 2, 3 \dots$ ⁩ ولا يأخذ قيمة zero أو قيمًا غير صحيحة.

②

عدد الكم الثانوي ⁦

(ℓ)

⁩ — المستويات الفرعية

ينقسم كل مستوى طاقة رئيسي إلى عدد من المستويات الفرعية (تحت المستويات) لها طاقة تُحدد بقيم عدد الكم الثانوي:

يُحدد مستويات الطاقة الفرعية في كل مستوى طاقة رئيسي.
المستوى الرئيسي يحتوي على عدد من المستويات الفرعية يساوي رقمه.
قيم ⁦ $ℓ$ ⁩ تتراوح من ⁦ $0$ ⁩ إلى ⁦ $(n - 1)$ ⁩.

رمز المستوى الفرعي	s	p	d	f
قيمة ⁦ $ℓ$ ⁩	⁦ $0$ ⁩	⁦ $1$ ⁩	⁦ $2$ ⁩	⁦ $3$ ⁩

ترتيب الطاقة للمستويات الفرعية لنفس ⁦ $n$ ⁩: ⁦ $f > d > p > s$ ⁩ (اختلاف بسيط)

③

عدد الكم المغناطيسي ⁦

(m_{ℓ})

⁩

يُمثل عدد الكم المغناطيسي عدد الأوربيتالات التي يحتوي عليها مستوى فرعي معين واتجاهاتها الفراغية. يأخذ قيمًا صحيحة تتراوح بين ⁦−ℓ⁩ و ⁦+ℓ⁩.

المستوى الفرعي s: أوربيتال واحد كروي متماثل حول النواة.

المستوى الفرعي p: ثلاثة أوربيتالات ⁦ $p_{x}, p_{y}, p_{z}$ ⁩ على المحاور الثلاثة — كمثرين متقابلين (dumb-bells).

المستوى الفرعي d: خمسة أوربيتالات · المستوى الفرعي f: سبعة أوربيتالات.

⁦ $n$ ⁩	⁦ $ℓ$ ⁩	⁦ $m_{ℓ}$ ⁩
⁦ $1$ ⁩	⁦ $0$ ⁩	⁦ $0$ ⁩
⁦ $2$ ⁩	⁦ $0$ ⁩	⁦ $0$ ⁩
⁦ $2$ ⁩	⁦ $1$ ⁩	⁦ $- 1, 0, + 1$ ⁩
⁦ $3$ ⁩	⁦ $2$ ⁩	⁦ $- 2, - 1, 0, + 1, + 2$ ⁩
⁦ $4$ ⁩	⁦ $3$ ⁩	⁦ $- 3, - 2, - 1, 0, + 1, + 2, + 3$ ⁩

⁦

عدد أوربيتالات المستوى الفرعي = 2ℓ + 1

⁩

④

عدد الكم المغزلي ⁦

(m_{s})

⁩ — الازدواج

Spin Quantum Number

لا يتسع أي أوربيتال لأكثر من إلكترونين يدور كل منهما حول محوره أثناء دورانه حول النواة (كدوران الأرض حول نفسها أثناء دورانها حول الشمس).

نتيجة لدوران الإلكترون حول محوره يتكون مجال مغناطيسي يُعاكس اتجاه المجال الناشئ عن الإلكترون الآخر — يُقال إن الإلكترونان في حالة ازدواج (paired).

↑ عقارب الساعة

⁦

m_{s} = + \frac{1}{2}

⁩

↓ عكس العقارب

⁦

m_{s} = - \frac{1}{2}

⁩

📊

تصور بصري — بناء التركيب الإلكتروني

حرّك العدد الذري ⁦ $Z$ ⁩ ولاحظ ملء الأوربيتالات بالتصاعد (⁦ $1 s \to 2 s \to 2 p \dots$ ⁩) مع ازدواج الإلكترونات (↑↓) وفق مبدأ باولي.

❗

أخطاء شائعة

❌ خطأ

الإلكترون يدور في مدار ثابت محدد كما في بور

✅ صحيح

نتحدث عن احتمال تواجد في أوربيتال (شرودنجر)

❌ خطأ

أوربيتال واحد يستوعب ⁦ $4$ ⁩ إلكترونات

✅ صحيح

كل أوربيتال إلكترونان فقط بـ ⁦ $m_{s}$ ⁩ مختلف

📝

اختبر التركيب الإلكتروني

النتيجة: ٠ / ٦

⁦

١

⁩

لا يمكن تحديد مكان وسرعة الإلكترون معًا — مبدأ:

عرض الحل

مبدأ عدم التأكد لهايزنبرج.

⁦

٢

⁩

منطقة احتمال عالٍ في السحابة الإلكترونية:

عرض الحل

أوربيتال.

⁦

٣

⁩

أقصى إلكترونات في الغلاف الثاني (⁦ $n = 2$ ⁩):

عرض الحل

⁦ $2 n^{2} = 2 (2)^{2} =< strong > 8 < / strong >$ ⁩.

⁦

٤

⁩

عدد أوربيتالات المستوى الفرعي p:

عرض الحل

⁦ $2ℓ + 1 = 2 (1) + 1 =< strong > 3 < / strong >$ ⁩ (⁦ $p_{x}, p_{y}, p_{z}$ ⁩).

⁦

٥

⁩

أقصى إلكترونات في أوربيتال واحد:

عرض الحل

إلكترونان بـ ⁦ $m_{s}$ ⁩ مختلف (↑↓).

⁦

٦

⁩

وضع المعادلة الموجية للذرة:

عرض الحل

شرودنجر — ⁦ $1926$ ⁩.

📋

ملخص مرئي

⁦ $n$ ⁩

غلاف · ⁦

2 n^{2}

⁩

⁦ $ℓ$ ⁩

s,p,d,f

⁦ $m_{ℓ}$ ⁩

⁦

2ℓ + 1

⁩ أوربيتال

⁦ $m_{s}$ ⁩

↑↓ ±½

جسيم + موجةاحتمال لا يقينسحابة → أوربيتال

➡️

استعد للدرس القادم

الدرس التالي: أعداد الكم — العلاقات بين المستويات والأوربيتالات، قواعد التوزيع (باولي، البناء التصاعدي، هوند)، وتمارين التوزيع الإلكتروني.

📖

الدرس التالي أعداد الكم

ابدأ ←

التركيب الإلكتروني

اختبر التركيب الإلكتروني

انتهت المعاينة المجانية (5 / 5 دروس)

توليد المحتوى التفاعلي