فيديو السؤال: تحديد عدد الأغلفة الإلكترونية الممتلئة في ذرة الفيزياء • الصف الثالث الثانوي

نسخة الفيديو النصية

يوضح الشكل توزيع الإلكترونات في الأغلفة الإلكترونية المختلفة في ذرة ما. ما عدد الأغلفة الممتلئة بالذرة؟

حسنًا، لدينا هذا الشكل، ويخبرنا السؤال بأنه يوضح ذرة بها إلكترونات في أغلفة إلكترونية مختلفة. في مركز الشكل، توجد هذه الدائرة الحمراء، وهي تمثل نواة الذرة، التي يمكننا تذكر أنها تحتوي على جميع بروتونات ونيوترونات الذرة. حول هذه الدائرة الحمراء أو النواة، يمكننا ملاحظة وجود ثلاث حلقات سوداء. هذه الحلقات تمثل ثلاثة أغلفة إلكترونية مختلفة، وهي عبارة عن أغلفة أو مستويات طاقة يمكن أن تشغلها إلكترونات الذرة. تمثل الإلكترونات في هذا الشكل بالدوائر الزرقاء المرسومة على جميع الأغلفة المختلفة.

يسمى الغلاف الإلكتروني الأقرب إلى النواة بمستوى الطاقة الأول. ويسمى الغلاف الذي يليه بمستوى الطاقة الثاني. ويسمى الغلاف الذي يليه بمستوى الطاقة الثالث. في الواقع، على الرغم من أن الشكل لا يوضح إلا ثلاثة أغلفة إلكترونية مختلفة فقط، فإنه يوجد بالفعل عدد لا نهائي منها كلما ابتعدنا عن النواة أكثر فأكثر. ويرجع السبب في أننا عادة لا نرسم إلا الأغلفة الإلكترونية القليلة الأولى فقط عندما نرسم مخططًا للذرة إلى أن الإلكترونات تشغل أدنى مستوى للطاقة متاح لها. من الناحية النظرية، على الرغم من وجود كل من الغلاف رقم 56 والغلاف رقم 981، فإننا لا نتوقع في الحقيقة العثور على أي إلكترونات في أي من هذين الغلافين.

التساؤل الذي قد يراودنا هو: «ما دامت الإلكترونات تشغل دائمًا أدنى مستوى طاقة متاح، فلماذا لا تتراكم جميعها في مستوى الطاقة الأدنى هذا، أي في الغلاف الإلكتروني الداخلي؟ ما نراه بوضوح في هذا الشكل هو أن هذا الغلاف الداخلي لا يحتوي إلا على إلكترونين فقط. ويوجد عدد أكبر بكثير من الإلكترونات بالغلاف الذي يليه، والذي يمثل مستوى طاقة أعلى. بل إن هناك بعض الإلكترونات في الغلاف الثالث، والذي يمثل مستوى طاقة أعلى أيضًا.»

حسنًا، الشيء المهم الذي يجب علينا ملاحظته هنا هو كلمة «متاح». لا يشغل الإلكترون أدنى مستوى طاقة فحسب، بل أدنى مستوى طاقة متاح له. يتبين لنا أن كلًّا من هذه الأغلفة الإلكترونية أو مستويات الطاقة لا يمكنه أن يستوعب سوى عدد معين من الإلكترونات. ويختلف عدد الإلكترونات الذي يمكن لغلاف محدد استيعابه باختلاف الغلاف. يمكن للغلاف الأول أو مستوى الطاقة الأول، أي الغلاف الأقرب إلى النواة، أن يستوعب إلكترونين كحد أقصى. وبذلك يكون على الإلكترونات المتبقية الانتقال إلى أغلفة أعلى. ويمكن للغلاف الثاني، أي الغلاف الذي يليه، أن يستوعب ثمانية إلكترونات كحد أقصى. وبذلك يكون على الإلكترونات المتبقية الانتقال إلى الغلاف الثالث، الذي يمكنه استيعاب 18 إلكترونًا كحد أقصى.

في هذا السؤال، مطلوب منا تحديد عدد الأغلفة الممتلئة بهذه الذرة. دعونا نتذكر أن الغلاف الإلكتروني يعتبر ممتلئًا عندما يحتوي على أقصى عدد من الإلكترونات التي يمكن لهذا الغلاف تحديدًا أن يستوعبها. على سبيل المثال، يمكننا القول إن الغلاف الأول ممتلئ إذا كان يحتوي على إلكترونين. لكن، إذا كان الغلاف الثاني يحتوي على إلكترونين، فلن يعتبر ممتلئًا؛ لأن الغلاف الثاني يمكنه استيعاب ثمانية إلكترونات كحد أقصى. إذن، لن نعتبر الغلاف الثاني ممتلئًا إلا إذا كان يحتوي على ثمانية إلكترونات. وبالمثل، لا يعتبر الغلاف الثالث ممتلئًا إلا إذا كان يحتوي على 18 إلكترونًا.

مع وضع كل ذلك بعين الاعتبار، لنلق الآن نظرة على الإلكترونات في كل غلاف من الأغلفة الإلكترونية الموضحة في الشكل المعطى لنا. إذا بدأنا بالغلاف الأول، أي الغلاف الأقرب إلى النواة، فسنرى بوضوح أن هناك إلكترونين في هذا الغلاف. هذا يعني أنه يمكننا القول إن غلاف الذرة الأول غلاف ممتلئ. والآن لنلق نظرة على الغلاف الثاني. وهو الغلاف الذي يلي الغلاف الأول. يمكننا عد الإلكترونات وترقيمها بدءًا من الإلكترون الموجود في الأعلى، ثم الدوران حول الغلاف في اتجاه عقارب الساعة. بعد الانتهاء من العد، نجد أن هناك إجمالي ثمانية إلكترونات. وبما أننا نعلم أن ثمانية هو أقصى عدد من الإلكترونات التي يمكن أن يستوعبها الغلاف الثاني، فيمكننا القول بثقة إن الغلاف الثاني لهذه الذرة ممتلئ أيضًا.

الغلاف الذي يليه هو الغلاف الإلكتروني الثالث. ويمكننا ملاحظة أن هذا الغلاف لا يحتوي إلا على هذا الإلكترون هنا وهذا الإلكترون هنا، أي إلكترونين في المجمل. وبما أن الغلاف الثالث قادر على استيعاب 18 إلكترونًا كحد أقصى، فإن الغلاف الثالث لهذه الذرة غير ممتلئ. وبما أننا ذكرنا بالفعل أن الإلكترونات تشغل أدنى غلاف أو مستوى طاقة متاح لها، فإنه إذا لم يكن الغلاف الثالث ممتلئًا، كما في هذه الحالة، يمكننا القول بثقة إن الغلاف الرابع والغلاف الخامس وأي أغلفة أخرى أعلى طاقة لن تكون ممتلئة أيضًا. بعبارة أخرى، الغلافان الوحيدان الممتلئان في هذه الذرة هما الغلافان الإلكترونيان الأول والثاني. هذا يعني أن هناك غلافين ممتلئين في المجمل. إذن، إجابة هذا السؤال هي أن عدد الأغلفة الممتلئة بهذه الذرة هو اثنان.