فيديو السؤال: ترتيب ثلاثة إلكترونات من الأدنى طاقة إلى الأعلى بمعلومية أعداد الكم لكل منها الكيمياء • الصف الثاني الثانوي

نسخة الفيديو النصية

أعداد الكم لثلاثة إلكترونات في ذرة سليكون موضحة كالآتي. ما الترتيب الصحيح لمستوى طاقة هذه الإلكترونات من الأدنى إلى الأعلى؟ ‏‪1‬‏: ‪𝑛‬‏ يساوي اثنين، ‪𝑙‬‏ يساوي واحدًا، ‪𝑚𝑙‬‏ يساوي موجب واحد، ‪𝑚𝑠‬‏ يساوي سالب نصف. ‏‪2‬‏: ‪𝑛‬‏ يساوي ثلاثة، ‪𝑙‬‏ يساوي واحدًا، ‪𝑚𝑙‬‏ يساوي سالب واحد، ‪𝑚𝑠‬‏ يساوي سالب نصف. ‏‪3‬‏: ‪𝑛‬‏ يساوي اثنين، ‪𝑙‬‏ يساوي صفرًا، ‪𝑚𝑙‬‏ يساوي صفرًا، ‪𝑚𝑠‬‏ يساوي موجب نصف. أ: ‪3‬‏، ‪2‬‏، ‪1‬‏؛ ب: ‪1‬‏، ‪2‬‏، ‪3‬‏؛ ج: ‪3‬‏، ‪1‬‏، ‪2‬‏؛ د: ‪2‬‏، ‪1‬‏، ‪3‬‏؛ هـ: ‪2‬‏، ‪3‬‏، ‪1‬‏.

لدينا مجموعة من أعداد الكم لثلاثة إلكترونات في ذرة سليكون. علينا استخدام أعداد الكم هذه لترتيب الإلكترونات من الأدنى إلى الأعلى طاقة. أعداد الكم هي قيم يمكن استخدامها لوصف إلكترون في الذرة وصفًا تامًّا. عدد الكم الأول هو عدد الكم الرئيسي الذي يرمز إليه بالرمز ‪𝑛‬‏. يشير عدد الكم هذا إلى الغلاف الإلكتروني أو مستوى الطاقة الذي يمكن أن يوجد فيه الإلكترون. يمكن أن يساوي عدد الكم الرئيسي أي عدد صحيح موجب. وبزيادة ‪𝑛‬‏، يصبح الإلكترون أعلى طاقة وأقل ارتباطًا بالنواة.

إذا نظرنا إلى عدد الكم الرئيسي للإلكترونات الثلاثة، فسنرى أن الإلكترون رقم 2 له أكبر عدد كم رئيسي؛ ومن ثم سيكون له أعلى طاقة. وبما أننا نحتاج إلى ترتيب الإلكترونات من الأدنى طاقة إلى الأعلى، فيمكننا بالفعل استبعاد خيارات الإجابة أ، ب، د، هـ؛ حيث إن أيًّا من خيارات الإجابة هذه لا يشير إلى الإلكترون رقم 2 باعتباره الإلكترون الأعلى طاقة. ولكن للتأكد من أن الإلكترونات مرتبة ترتيبًا صحيحًا في خيار الإجابة ج، دعونا نلق نظرة على بقية أعداد الكم.

عدد الكم التالي هو عدد الكم الثانوي، ويرمز له بحرف ‪𝑙‬‏ صغير. يشير عدد الكم هذا إلى نوع الغلاف الفرعي الذي يوجد فيه الإلكترون. يمكن أن يساوي عدد الكم الثانوي أي عدد صحيح موجب من صفر إلى ‪𝑛‬‏ ناقص واحد، حيث تمثل كل قيمة غلافًا فرعيًّا مختلفًا. أنواع الأغلفة الفرعية الأربعة الأكثر ارتباطًا هي ‪s‬‏ و‪p‬‏ و‪d‬‏ و‪f‬‏. بالنسبة إلى قيمة عدد الكم الرئيسي نفسها، سيكون للغلاف الفرعي من النوع ‪s‬‏ أدنى طاقة، وسيكون للغلاف الفرعي من النوع ‪f‬‏ أعلى طاقة بين الأربعة، أي إن أربعة إلكترونات لها عدد الكم الرئيسي نفسه. وتزداد طاقة الإلكترون بزيادة عدد الكم الثانوي.

بما أننا نعلم بالفعل أن الإلكترون رقم 2 له أعلى طاقة، فعلينا إذن مقارنة طاقات الإلكترونات رقم 1 و 3 اللذين لهما نفس عدد الكم الرئيسي. يمكننا أن نلاحظ أن الإلكترون رقم 3 له عدد كم ثانوي يساوي صفرًا، وهو ما يناظر الغلاف الفرعي من النوع ‪s‬‏، وهو المستوى الفرعي الأدنى طاقة لعدد الكم الرئيسي هذا. وبذلك، نكون قد تأكدنا من أن الإلكترون رقم 3 لا بد من أن يكون له أدنى طاقة، بينما الإلكترون رقم 2 له أعلى طاقة.

أما عددا الكم المتبقيان، وهما عدد الكم المغناطيسي الذي يمثل اتجاه المدارات الذرية المنفردة في الغلاف الفرعي، وعدد الكم المغزلي الذي يمثل دوران الإلكترون في المدار؛ فيؤثران على طاقة الإلكترون فقط عندما يوجد الإلكترون في مجال مغناطيسي. إذن، لسنا بحاجة إلى النظر إلى أعداد الكم هذه لتحديد الإجابة الصحيحة. لذلك، باستخدام أعداد الكم لثلاثة إلكترونات في ذرة السليكون، فإن الترتيب الصحيح للطاقة من الأدنى إلى الأعلى لهذه الإلكترونات هو خيار الإجابة ج: ‪3‬‏، ‪1‬‏، ‪2‬‏.