فيديو السؤال: تحديد التوزيع الإلكتروني لأيون الكالسيوم الكيمياء • الصف الثاني الثانوي

نسخة الفيديو النصية

ما التوزيع الإلكتروني لأيون الكالسيوم ‪Ca2+‬‏ ؟ أ: ‪1s2 2s2 2p6 3s2 3p6‬‏. ب: ‪1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2‬‏. ج: ‪1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d2‬‏. د: ‪1s2 2s2 2p6 3s2 3p4 4s2‬‏. هـ: ‪1s2 2s2 2p6 3s2 3p4‬‏.

يصف التوزيع الإلكتروني عدد الإلكترونات الموجودة في ذرة أو أيون، وكيفية ترتيبها في الأغلفة الإلكترونية والأغلفة الفرعية. عند كتابة التوزيع الإلكتروني، يحتوي رمز كل غلاف فرعي على معامل يمثل عدد الكم الرئيسي ‪𝑛‬‏، وهو المعامل الذي يحدد الغلاف الإلكتروني، ويحتوي على حرف يوضح نوع المدارات في الغلاف الفرعي، ويمكن أن تكون المدارات من النوع ‪s‬‏ أو ‪p‬‏ أو ‪d‬‏ أو ‪f‬‏، كما يحتوي على أعداد علوية تخبرنا بعدد الإلكترونات في الغلاف الفرعي.

يمكن تقسيم الجدول الدوري إلى فئات تمثل الأغلفة الفرعية. نظرًا لأن كل عنصر في الجدول يزيد على العنصر الذي يسبقه بإلكترون واحد، فإن عدد العناصر بعرض فئة الغلاف الفرعي يمثل أقصى عدد من الإلكترونات التي يمكن أن يسعها هذا الغلاف الفرعي. تحتوي جميع الأغلفة الفرعية ‪s‬‏ على مدار ‪s‬‏ وحيد؛ ومن ثم يمكن أن تسع إلكترونين بحد أقصى. ويمكننا ملاحظة أن عرض الفئة ‪s‬‏ يساوي عنصرين. تحتوي جميع الأغلفة الفرعية ‪p‬‏ على ثلاثة مدارات ‪p‬‏ بداخلها، ولذا يمكن أن تسع حتى ستة إلكترونات. ويمكننا ملاحظة أن عرض الفئة ‪p‬‏ يساوي ستة عناصر. ويمكن للأغلفة الفرعية ‪d‬‏ أن تسع ما يصل إلى 10 إلكترونات، ويمكن للأغلفة الفرعية ‪f‬‏ أن تسع حتى 14 إلكترونًا. لكننا لن نتناول الأغلفة الفرعية ‪f‬‏ في هذا الفيديو.

ينص مبدأ أوفباو على أن الإلكترونات تملأ الأغلفة الفرعية ذات الطاقة الأقل قبل أن تملأ الأغلفة الفرعية ذات الطاقة الأعلى. يوضح مخطط مستويات الطاقة الآتي قيم الطاقة النسبية للأغلفة الفرعية السبعة الأولى. يطابق ترتيب الأغلفة الفرعية في الجدول الدوري ترتيب الأغلفة الفرعية في هذا المخطط لمستويات الطاقة.

الكالسيوم هو العنصر العشرون في الجدول الدوري. ولذلك، تحتوي ذرة الكالسيوم على 20 إلكترونًا. دعونا نكتب أولًا التوزيع الإلكتروني لذرة الكالسيوم. نبدأ بملء الغلاف الفرعي ‪1s‬‏ بإلكترونين وكتابة ‪1s2‬‏. الغلاف الفرعي الآتي الأقل في الطاقة هو ‪2s‬‏. نملؤه بإلكترونين ونكتب ‪2s2‬‏. وبعد ذلك، نملأ الغلاف الفرعي ‪2p‬‏ بستة إلكترونات ونكتب ‪2p6‬‏. ننتقل الآن إلى الغلافين الفرعيين ‪3s‬‏ و‪3p‬‏ ونكتب ‪3s2‬‏ و‪3p6‬‏. وأخيرًا، نملأ الغلاف الفرعي ‪4s‬‏ بإلكترونين ونكتب ‪4s2‬‏.

إذن، هذا التوزيع الإلكتروني، الذي يتضمن 20 إلكترونًا، هو التوزيع الإلكتروني لذرة كالسيوم متعادلة. ولكن، لكي نجيب عن هذا السؤال، علينا أن نكتب التوزيع الإلكتروني لأيون الكالسيوم، والذي تبلغ شحنته اثنين موجب. تشير الشحنة التي مقدارها اثنان موجب إلى فقدان ذرة الكالسيوم لإلكترونين عند تكوين أيون الكالسيوم. إذن، يحتوي أيون الكالسيوم على 18 إلكترونًا. ويفقد هذين الإلكترونين من إلكترونات غلاف التكافؤ، وهو الغلاف الإلكتروني الرابع في الكالسيوم. إذن، التوزيع الإلكتروني لأيون الكالسيوم هو ‪1s2 2s2 2p6 3s2 3p6‬‏، أو الخيار أ.