فيديو السؤال: تحديد الإلكترونات الموجودة في حالة مثارة من الأشكال الفيزياء • الصف الثالث الثانوي

نسخة الفيديو النصية

يوضح الشكل ذرة هليوم متعادلة كهربيًّا. ما عدد الإلكترونات الموجودة في حالات مثارة في الذرة؟

علمنا من السؤال أن في هذا الشكل لدينا ذرة هليوم. ونلاحظ أن هذه الدائرة الوردية في المنتصف لا بد أن تمثل نواة ذرة الهليوم؛ التي تحتوي على جميع البروتونات والنيوترونات في هذه الذرة. بالإضافة إلى ذلك، نرى دائرتين سوداوين تمثلان مستويات طاقة الإلكترون في هذه الذرة. وتمثل الدوائر الزرقاء الإلكترونات نفسها. تشغل هذه الإلكترونات مستويات الطاقة هذه.

عرفنا من السؤال أن هذه الذرة ذرة هليوم، وأنها متعادلة كهربيًّا. وإذا نظرنا إلى الجدول الدوري، نجد أن ذرة الهيليوم تعرف بأنها تحتوي على بروتونين في نواتها. ولذا، نعلم أنه لا بد أن يكون لدينا بروتونان في النواة، بالإضافة إلى عدد من النيوترونات، التي لا تهمنا الآن.

إن حقيقة أن هذه الذرة متعادلة كهربيًّا تعني أن عدد الإلكترونات في الذرة لا بد أن يساوي عدد البروتونات في نواة هذه الذرة. والسبب في ذلك هو أن البروتونات موجبة الشحنة، والإلكترونات سالبة الشحنة. ومن ثم، يجب أن يكون عدد الشحنات الموجبة مساويًا لعدد الشحنات السالبة لكي تكون الذرة متعادلة كهربيًّا. وما يخبرنا به كل هذا هو أن لدينا إلكترونين في هذه الذرة.

لكننا نلاحظ ذلك بالفعل من الشكل. فثمة إلكترون، إلكترونان موضحان بالفعل في الشكل. وعلى أي حال، فالمطلوب منا هو إيجاد عدد الإلكترونات الموجودة في حالات مثارة في الذرة. ولفهم ما نعنيه بالحالة المثارة، علينا أن نتذكر أولًا أن كل مستوى من مستويات طاقة الإلكترونات أو كل غلاف من الأغلفة يمكن أن يحمل عددًا معينًا من الإلكترونات فقط.

لنتذكر أن الغلاف الأول، أي الغلاف الأقرب إلى النواة، الذي سنسميه الغلاف رقم واحد، يمكن أن يحمل حتى إلكترونين. ولكن في هذه الحالة بالتحديد، يحتوي هذا الغلاف على إلكترون واحد فقط. ويوجد إلكترون آخر في الغلاف الثاني، وهو الغلاف رقم اثنين.

إذا كانت هذه الإلكترونات في الحالة الأرضية، وهي أدنى حالة طاقة يمكن أن توجد فيها، فإن الغلاف الداخلي، أي الغلاف رقم واحد، يجب أن يمتلئ تمامًا قبل بدء امتلاء الغلاف رقم اثنين. بعبارة أخرى، كان يجب على الإلكترونين في هذه الذرة أن يتواجدا كلاهما في الغلاف الأول، وذلك ليكونا في الحالة الأرضية.

وفي هذه الحالة، يبدو أن أحد الإلكترونين قد انتقل إلى مستوى الطاقة الثاني. وترك بذلك فجوة في مستوى الطاقة الأقل يمكن ملؤها بأي إلكترون. ومن ثم، فإن الإلكترون الذي انتقل إلى مستوى طاقة أعلى هو الإلكترون الموجود في حالة مثارة. بينما يوجد الإلكترون الآخر في أدنى غلاف ممكن. وعليه، يوجد هذا الإلكترون في الحالة الأرضية. إذن، إجابة هذا السؤال هي أن ثمة إلكترونًا واحدًا يوجد في حالة مثارة في هذه الذرة.