قاعدة هوند | ما هو مبدأ الثبات في الكيمياء |

قاعدة هوند | ما هو مبدأ الثبات في الكيمياء |

تعتبر قاعدة هوند في مجال الكيمياء والفيزياء الذرية إحدى القوانين المهمة التي تحدد ترتيب الإلكترونات داخل المستويات الفرعية حول نواة الذرة وترتبط بالطاقة الكلية للذرة. وتنص هذه القاعدة على مبدأ التعددية القصوى، الذي يشير إلى كيفية امتلاء المدارات الفرعية بالإلكترونات.

تعريف قاعدة هوند

بموجب قاعدة هوند، يتم ملء المدارات الفرعية بشكل فردي قبل التحول إلى مدار آخر، والذي يكون مضاعفًا للطاقة. يتم توزيع الإلكترونات بشكل منفرد وتدور حول النواة بنفس الطريقة لتعظيم الدوران الكلي. وينشط كل إلكترون عند تخصيصه لمدار معين بهدف ملء المدارات المتدهورة بنفس الحجم من الطاقة.

يتم إشباع المدارات بالإلكترونات بحيث تكون جميع الإلكترونات في تلك المدارات منفردة قبل الانتقال إلى مدارات جديدة. يجدر بالذكر أن الذرات تميل إلى امتلاك الإلكترونات غير المقترنة بأكبر قدر ممكن، خاصة في الظروف الأرضية.

القواعد التي تحكم التوزيع الالكتروني

توجد ثلاث قواعد أساسية تحكم توزيع الإلكترونات داخل الذرات، وهي قاعدة أوفباو (مبدأ البناء)، وقاعدة هوند (مبدأ التعددية القصوى)، وقاعدة باولي (مبدأ استبعاد باولي). يعتبر فهم هذه القواعد أمرًا حاسمًا لفهم كيفية امتلاء المدارات الإلكترونية وضبط توزيعها في الذرات وبالتالي تحديد الخصائص الكيميائية للمركبات.

قاعدة أوفباو (مبدأ البناء):

– تنص على أن الإلكترونات يتم إضافتها إلى المدارات ذات الطاقة الأدنى أولاً قبل المدارات ذات الطاقة الأعلى.

– يتم تمثيل هذا المبدأ بملء المدارات بشكل تدريجي، حيث يتم وضع إلكترون في كل مدار قبل الانتقال إلى المدار التالي.

قاعدة هوند (مبدأ التعددية القصوى):

– تحدد كيفية توزيع الإلكترونات داخل المدارات وتشير إلى أن المدارات يجب أن تمتلئ بشكل فردي قبل أن يتم التحول إلى مدار جديد، والذي يكون مضاعفًا للطاقة.

– يهدف هذا المبدأ إلى تحقيق توازن في الطاقة وتحديد الدوران الكلي للإلكترونات.

قاعدة باولي (مبدأ استبعاد باولي):

– تنص على أنه لا يمكن لاثنين من الإلكترونات أن تحتل نفس المدار إلا إذا كانت ذات الدورة الفرعية المختلفة.

– يعزز هذا المبدأ الاستقرار الكيميائي ويمنع تشابك الإلكترونات في المدارات ذات الطاقة المنخفضة.

باستخدام هذه القواعد، يمكن تحديد توزيع الإلكترونات بطريقة دقيقة داخل الذرات، مما يسهم في فهم السلوك الكيميائي والخصائص الفيزيائية للمواد.

قاعدة هوند

كيف يتم ترتيب الالكترونات في الذرة

تحدث ترتيب الإلكترونات في الذرة وفقًا لنموذج الأغلفة الإلكترونية، حيث يتم تنظيم الإلكترونات في مدارات حول النواة بطريقة مرتبة ومتتالية تبعًا للبُعد عن المركز، النواة.

تُعرف المدارات التي يتحرك فيها الإلكترونات باسم “الأغلفة الذرية” أو “الأغلفة الإلكترونية”، ويتم ترتيبها بحيث يلي كل مدار آخر ويكون أبعد عن النواة. يمثل كل مدار فرعي داخل الأغلفة الإلكترونية مستوى منفصل من الطاقة.

الإلكترونات الموجودة في نفس المدار أو الأغلفة الفرعية تشترك في نفس المستوى من الطاقة، بينما تختلف مستويات الطاقة بين المدارات أو الأغلفة الفرعية المختلفة. هذا يعني أن الإلكترونات في المدارات الأقرب إلى النواة تكون ذات طاقة أدنى من تلك الموجودة في المدارات الأبعد.

تنص هذه الترتيبات على أن الإلكترونات في نفس المدار أو الأغلفة الفرعية تتشارك نفس المستوى من الطاقة، مما يسهم في فهم التركيب الإلكتروني للذرة وتأثير طاقتها على الخصائص الكيميائية والفيزيائية للعناصر الكيميائية.

كيف يتم حساب التوزيع الالكتروني

لحساب توزيع الإلكترونات في الذرة، يتم اتباع الخطوات التالية:

تقسيم الجدول الدوري:

– يتم تقسيم الجدول الدوري إلى أقسام تُمثل المدارات الذرية.

– المجموعات الأولى والثانية تُمثل المدارات “s”.

– والمجموعات من الثالثة حتى الثانية عشر تُمثل المدارات “d”.

– المجموعات من الثالث عشر إلى الثامن عشر تُمثل المدارات “p”.

– الصفوف من 1 إلى 7 تُمثل مستويات الطاقة الإلكترونية في كل مدار.

كتابة التكوين الإلكتروني:

– يُكتب التكوين الإلكتروني للعنصر المراد باستخدام الأرقام والرموز الموجودة في الجدول الدوري.

– يبدأ الكتابة من الأعلى إلى الأسفل بالنسبة للكتلة ومن اليسار إلى اليمين بالنسبة للصفوف.

– يُكتب عدد الصف وحرف الكتلة والعدد الخاص بمربعات الكتلة وصولاً إلى العنصر المطلوب.

التحقق والمقارنة:

– يتم التحقق من صحة العمل عن طريق مقارنة العدد الذري للعنصر المطلوب في الجدول الدوري مع التوزيع الإلكتروني الذي تم كتابته.

– يُمكن مقارنة العدد الذري المكتوب في الجدول الدوري مع الناتج الذي تم الوصول إليه للتحقق من الدقة والصحة.

باستخدام هذه الخطوات، يمكن حساب توزيع الإلكترونات في الذرة بشكل دقيق وفهم ترتيبها في المدارات والأغلفة الإلكترونية.

ما هو مبدأ الثبات في الكيمياء

مبدأ الثبات في الكيمياء، المعروف أيضًا بقانون النسب المحددة، يؤكد أن المركب النقي سيحتوي دائمًا على نفس العناصر بنفس النسب الكتلية. يشكل هذا المبدأ جزءًا أساسيًا من قوانين الكيمياء ويتلازم مع قانون النسب المتعددة، الذي يلعب دورًا مهمًا في قياس العناصر الكيميائية.

بغض النظر عن كيفية الحصول على المركب أو تحضيره، يظل من ثوابت هذا المبدأ أن عناصر المركب تظل ثابتة وتحتفظ بنفس النسبة الكتلية. على سبيل المثال، في ذرة ثاني أكسيد الكربون “CO2″، يظل للكربون والأكسجين نفس الهويات والنسبة الكتلية تبقى 3/8.

بفضل هذا المبدأ، يمكن للكيميائيين والعلماء توقع تركيب المركبات الكيميائية وفهم كيفية تفاعل العناصر معًا. يسهم مبدأ الثبات في تطوير الفهم حول تركيب المركبات ويعزز دقة وثبات النتائج في مجال الكيمياء.

الفيزيائي الفرنسي جوزيف بروست، الذي يُعتبر من مؤسسي علم الكيمياء الحديث، يُنسب إليه اكتشاف قانون الثبات في الكيمياء. قام بإجراء تجاربه في أواخر القرن الثامن عشر، ووجد أن جميع المركبات الكيميائية لها تركيبة محددة وثابتة. هذا الاكتشاف قام بتحديد تركيب المركبات بنسبة كتلية ثابتة لكل عنصر.

قانون بروست هو مبدأ أساسي في الكيمياء يُفسر كيف يتفاعل العناصر لتشكل المركبات. يقول القانون إن نسب العناصر في المركبات تكون دائمًا ثابتة، وهو ما يتناقض مع الفكرة السائدة في ذلك الوقت التي تفترض أن العناصر يمكن أن تتحد بنسب متغيرة.

تُستثنى من قانون بروست بعض الحالات الخاصة، مثل المركبات غير المتكافئة التي قد تظهر تركيبًا متغيرًا عند دراستها. على سبيل المثال، الووستايت، الذي يعتبر أحد أنواع أكسيد الحديد، قد يحتوي على نسب متغيرة من العنصر الحديد إلى الأكسجين. كما يُستثنى بعض المركبات المتكافئة التي قد تظهر اختلافات في التركيب الكتلي بناءً على العناصر الأخرى، مثل الفرق بين الماء الثقيل والماء العادي.

شاهد من أعمال دقائق