نسخة الفيديو النصية
يوضح الجدول الآتي الميلين الإلكترونيين الأول والثاني لذرتي النيتروجين والفوسفور. لماذا يكون التغير في الطاقة لكلا الميلين الإلكترونيين أقل لذرات الفوسفور مقارنة بذرات النيتروجين؟ أ: تحتوي ذرة الفوسفور على إلكترونات أقل في غلاف تكافئها الخارجي مقارنة بذرة النيتروجين؛ لذلك ينتج تنافر أقل عند إضافة الإلكترونات. ب: يؤدي كبر حجم ذرة الفوسفور إلى حدوث تنافر إلكتروني أقل عندما يضاف الإلكترونان الأول والثاني، مقارنة بذرة النيتروجين الأصغر حجمًا. ج: تضاف الإلكترونات بالقرب من النواة في ذرة الفوسفور، وبذلك تتعرض لتجاذب أكبر من النواة. د: تكتسب ذرة الفوسفور غلافًا فرعيًّا من النوع p نصف ممتلئ بثلاثة إلكترونات من خلال إضافة إلكترون، وهو ما لا تكتسبه ذرة النيتروجين.
في هذا السؤال، علينا تفسير اختلاف الميلين الإلكترونيين الأول والثاني للفوسفور والنيتروجين. لنفرغ بعض المساحة على الشاشة لمناقشة هذه الاختلافات.
يتناول هذا السؤال الميل الإلكتروني، وهو مقدار الطاقة المنطلقة عند إضافة إلكترون إلى ذرة متعادلة في الحالة الغازية لتكوين أيون سالب. يقاس الميل الإلكتروني عادة بوحدة الكيلو جول لكل مول. ويمكن اختصاره بالرمز 𝐸ea. عندما يكون الميل الإلكتروني موجبًا تنطلق طاقة. هذا يعني أن تغير الإنثالبي سالب، وأن عملية إضافة إلكترون طاردة للحرارة.
على النقيض من ذلك، عندما يكون الميل الإلكتروني سالبًا، يجب امتصاص طاقة، وتكون العملية ماصة للحرارة، ويكون تغير الإنثالبي موجبًا. بالنسبة إلى النيتروجين، الميلان الإلكترونيان الأول والثاني سالبان، ومن ثم فإنهما عمليتان ماصتان للحرارة، وتتطلبان امتصاص الطاقة من الوسط المحيط لكي تضاف الإلكترونات إلى الذرة، لكن بالنسبة إلى الفوسفور، يكون الميل الإلكتروني الأول طاردًا للحرارة، ويكون الميل الإلكتروني الثاني ماصًّا للحرارة بدرجة أقل مقارنة بالميل الإلكتروني للنيتروجين.
إذا حددنا موضع كل من النيتروجين والفوسفور في الجدول الدوري، فسنجد أن كلاهما يقع في المجموعة 15؛ حيث يوجد النيتروجين في الدورة الثانية ويوجد الفوسفور في الدورة الثالثة. هذا يعني أن الفوسفور يحتوي على عدد أكبر من الأغلفة الإلكترونية المشغولة مقارنة بالنيتروجين. لذا، سيكون نصف القطر الذري للنيتروجين أصغر. هذا يعني أن الإلكترونات أقرب إلى بعض. وبذلك، يزداد التنافر للإلكترون المضاف، ويتطلب حدوث هذه العملية مزيدًا من الطاقة.
العكس صحيح بالنسبة إلى الفوسفور؛ حيث تكون الإلكترونات، ومن ثم الشحنة السالبة، أكثر انتشارًا في نصف قطر ذري أكبر. وبذلك، يقل التنافر للإلكترون المضاف، وتتطلب العملية طاقة أقل. ينطبق هذا على كل من الإلكترونين الأول والثاني المضافين.
باستخدام هذه المعلومات، لنلق نظرة أخرى على خيارات الإجابة.
يمكننا ملاحظة أنه يوجد خيار واحد فقط يشير إلى كبر حجم ذرة الفوسفور الذي يؤدي إلى تنافر أقل للإلكترونات المضافة. إذن، خيار الإجابة ب صحيح. ومن ثم، فإن السبب في أن التغير في الطاقة لكلا الميلين الإلكترونيين أقل لذرات الفوسفور مقارنة بذرات النيتروجين؛ هو المذكور في خيار الإجابة ب. يؤدي كبر حجم ذرة الفوسفور إلى حدوث تنافر إلكتروني أقل عندما يضاف الإلكترونان الأول والثاني، مقارنة بذرة النيتروجين الأصغر حجمًا.
