فيديو السؤال: إيجاد عدد الإلكترونات التي يمكن إضافتها إلى غلاف إلكتروني الفيزياء • الصف الثالث الثانوي

نسخة الفيديو النصية

يوضح الشكل توزيع الإلكترونات في الأغلفة الإلكترونية المختلفة في ذرة. الغلاف الخارجي غير مكتمل. ما عدد الإلكترونات التي يمكن إضافتها إلى الغلاف الخارجي للذرة؟

حسنًا، لدينا هذا الشكل، ويخبرنا السؤال بأنه يوضح ذرة بها إلكترونات في أغلفة إلكترونية مختلفة. الدائرة الحمراء الموجودة في مركز الشكل تمثل نواة الذرة التي يمكننا تذكر أنها تحتوي على جميع بروتونات ونيوترونات الذرة. وحول هذه النواة، يمكننا ملاحظة وجود ثلاث حلقات سوداء. تمثل كل حلقة من هذه الحلقات أحد الأغلفة الإلكترونية للذرة، التي تعرف أيضًا بمستويات الطاقة. هذه الحلقات هي الأغلفة التي يمكن أن تشغلها إلكترونات الذرة. تمثل كل دائرة من هذه الدوائر الزرقاء الصغيرة المرسومة على الحلقات السوداء في هذا الشكل إلكترونًا في ذلك الغلاف الإلكتروني أو مستوى الطاقة المحدد.

يعرف الغلاف الأقرب إلى النواة، الموجود هنا في هذا الشكل، بالغلاف الإلكتروني الأول أو مستوى الطاقة الأول. ويعرف الغلاف الذي يليه بالغلاف الإلكتروني الثاني أو مستوى الطاقة الثاني، ثم يليه الغلاف الثالث، وهكذا. نظريًّا، يوجد في الواقع عدد لا نهائي من الأغلفة الأبعد التي يمكن أن تشغلها إلكترونات الذرة. وكلما ابتعدنا أكثر فأكثر عن النواة متجهين إلى أغلفة إلكترونية أعلى، تزداد طاقة تلك الأغلفة.

جدير بالذكر أنه عندما نتحدث عن طاقة غلاف إلكتروني، فإننا في الحقيقة نعني طاقة الإلكترون الذي يشغل ذلك الغلاف. إذن، يكون للإلكترونات التي تشغل الغلاف الأول أو مستوى الطاقة الأول أقل مقدار من الطاقة. أما الإلكترونات التي تشغل الغلاف الثاني فيكون لها مقدار أكبر من الطاقة. ويكون للإلكترونات التي تشغل الغلاف الثالث مقدار أكبر من الطاقة، وهكذا.

هذا الشكل لا يوضح سوى الأغلفة الإلكترونية الثلاث الأولى، على الرغم من أنه يوجد عدد لا نهائي من الأغلفة الإلكترونية الأعلى. والسبب في ذلك هو أننا عندما نرسم مخططًا للذرة، فإننا بوجه عام لا نرسم سوى الأغلفة الإلكترونية التي تحتوي على إلكترون واحد على الأقل. ويمكننا تذكر أن الإلكترونات تشغل دائمًا أدنى مستوى طاقة متاح لها.

يخبرنا السؤال بأن الغلاف الخارجي لهذه الذرة، الذي يبين لنا الشكل أنه الغلاف الإلكتروني الثالث، غير مكتمل. عدم اكتمال هذا الغلاف الثالث يعني أنه يمكنه استيعاب عدد من الإلكترونات أكبر من العدد الذي يستوعبه حاليًّا. بما أننا نعلم أن الإلكترونات تشغل أدنى مستوى طاقة متاح، ونعلم أن الغلاف الثالث لهذه الذرة يمكنه استيعاب مزيد من الإلكترونات، يمكننا القول بثقة إنه لن يكون هناك أي إلكترونات في الغلاف الرابع، ولا الغلاف الخامس، ولا أي غلاف آخر أعلى.

التساؤل الذي قد يراودنا هو: ما دامت الإلكترونات تشغل دائمًا أدنى مستوى طاقة متاح، فلماذا لا تتراكم جميعها في الغلاف الإلكتروني الأول؟ يمكننا أن نرى من الشكل أنه لا يوجد سوى إلكترونين مرسومين على الحلقة الداخلية. بينما يوجد عدد أكبر بكثير من الإلكترونات على الحلقة التالية لها، التي تمثل مستوى طاقة أعلى. كما يوجد المزيد من الإلكترونات في الحلقة التي تليها، وهي تمثل مستوى طاقة أعلى. يتضح أن كلمة السر هنا هي كلمة «متاح». لا تشغل الإلكترونات أدنى مستوى طاقة فحسب. بل تشغل أدنى مستوى طاقة متاح لها. يمكن لكل غلاف إلكتروني أو مستوى طاقة استيعاب عدد معين من الإلكترونات، ويختلف هذا العدد باختلاف الغلاف.

بما أن الإلكترونات في هذا السؤال تشغل الأغلفة الإلكترونية أو مستويات الطاقة الثلاث الأولى فقط في الذرة، دعونا نتناول هذه الأغلفة الثلاث الأولى. يمكن للغلاف الأول، وهو الغلاف الأقرب إلى النواة، أن يستوعب إلكترونين كحد أقصى. عندما يحتوي الغلاف الأول على إلكترونين، نقول إن الغلاف ممتلئ لأنه لا يمكنه استيعاب من الإلكترونات. ويكون على الإلكترونات المتبقية الانتقال إلى الغلاف الثاني. يمكن لهذا الغلاف الثاني استيعاب ثمانية إلكترونات كحد أقصى. وعندما يحتوي على ثمانية إلكترونات، يمتلئ الغلاف، وتنتقل أي إلكترونات متبقية إلى الغلاف الثالث. أقصى عدد من الإلكترونات يمكن أن يستوعبه الغلاف الثالث يساوي 18.

في هذا السؤال، مطلوب منا تحديد عدد الإلكترونات التي يمكن إضافتها إلى الغلاف الخارجي للذرة. الآن، نعلم أن الغلاف الإلكتروني الثالث هو الغلاف الخارجي. ونعلم أيضًا أن هذا الغلاف الثالث يمكنه استيعاب 18 إلكترونًا كحد أقصى، لذا دعونا نر عدد الإلكترونات الموجودة في الغلاف الثالث بالفعل. لإيجاد عدد هذه الإلكترونات، دعونا نعد الدوائر الزرقاء المرسومة على هذه الحلقة الخارجية ونرقمها بحيث ندور حول الحلقة في اتجاه عقارب الساعة. عندما نفعل ذلك، نجد أنه يوجد إجمالي ثماني دوائر، ما يعني أن هناك ثمانية إلكترونات في الغلاف الثالث.

إذا أخذنا السعة القصوى لغلاف معين أو أقصى عدد من الإلكترونات يمكن أن يستوعبه غلاف معين، وطرحنا من ذلك عدد الإلكترونات الموجودة حاليًّا فيه، فسنحصل على عدد الأماكن المتاحة لاستيعاب مزيد من الإلكترونات في هذا الغلاف. في هذه الحالة، نتحدث عن الغلاف الإلكتروني الثالث، ونعلم أن السعة القصوى له تساوي 18 إلكترونًا. وقد عددنا الإلكترونات الموجودة في الغلاف الثالث للذرة الموضحة في هذا السؤال ووجدنا أنها ثمانية إلكترونات.

إذن، يمكننا القول إن عدد الإلكترونات الإضافية التي يتسع لها الغلاف الثالث أو الخارجي لهذه الذرة يساوي 18 ناقص ثمانية. وهذا الفرق يساوي 10. إذن، إجابتنا هي أنه يمكن إضافة 10 إلكترونات إلى الغلاف الخارجي للذرة.