شیمی به زبان ساده

home | EMAIL| DESIGN | profile

مقدمه:

همان طور که می دانید٬ بسیاری از خواص فیزیکی و شیمیایی مواد مربوط به الکترون های آن و آرایش الکترونی آن هاست. برای این که این روابط را بیاموزیم لازم است ابتدا با مفهوم آرایش الکترونی آشنا شویم. در این پست سعی خواهد شد که نگاهی دقیق تر به این مقوله داشته باشیم...

مختصری در باره ی مدل کوانتومی اتم:

می دانید که در طول تاریخ شیمی مدل های مختلفی برای کوچک ترین ذره ی سازنده ی ماده (اتم) پیشنهاد شده است. که از آن جمله می توان به مدل بور اشاره کرد که در پست های قبلی در باره ی آن نوشته شده است. (کلیک کنید)

مدل پذیرفته شده در شیمی امروز٬ مدل کوانتومی است که در اوایل قرن بیستم توسط شرودینگر ارائه شد. در این جا قصد تشریح این مدل را نداریم و تنها مختصری از اصول این مدل را توضیح می دهیم تا بر اساس آن درک مطالب بعدی این نوشته ساده تر شود.

در مدل کوانتومی انرژی ای که یک الکترون می تواند بپذیرد به صورت کوانتومی در نظر گرفته شده است. (همانند مدل اتمی بور) یعنی الکترون هر انرژی را نمی تواند بپذیرد و فقط مقادیری از انرژی را می تواند جذب کند. برای درک بهتر این موضوع مطالب زیر را مطالعه کنید:

در مدل کوانتومی چند لایه ی الکترونی در اطراف هسته ی اتم قرار گرفته اند که الکترون ها را در خود جای می دهند. نزدیک ترین لایه ی الکترونی به هسته کم ترین انرژی را دارد. (n = 1) و هر چه شعاع لایه ها افزایش یابد انرژی آن نیز افزایش می یابد.

در هر لایه چند زیر لایه وجود دارد. (به تعداد شماره ی لایه زیر لایه وجود دارد. یعنی در n = 1 فقط یک زیر لایه و در n = 2 دو زیر لایه وجود دارد و...)

در هر زیر لایه نیز تعدادی فضای سه بعدی وجود دارد که اوربیتال نامیده می شود. دقت کنید اوربیتال فقط یک فضای سه بعدی است که در آن احتمال حضور الکترون زیاد است.

در هر زیرلایه به تعداد دو برابر شماره ی زیرلایه به علاوه ی یک اوربیتال (2l+1) وجود دارد. یعنی زیرلایه ی l = 0 حاوی ۱ اوربیتال است. زیرلایه ی l = 1 حاوی ۳ اوربیتال است و...

زیرلایه ها را با حروف انگلیسی s٬ p٬ d و f (به ترتیب برای اعداد "l" برابر ۰ و ۱ و ۲ و ۳) نمایش می دهند.

در هر اوربیتال حد اکثر دو الکترون می تواند قرار گیرد که چگونگی قرار گرفتن این الکترون ها در یک اوربیتال در ذیل تشریح خواهد شد.

خلاصه ی مطالب بالا:

اکنون می دانیم که در اطراف هسته ی اتم چند لایه ی الکترونی وجود دارد. در هر لایه چند زیرلایه و در هر زیرلایه چند اوربیتال وجود دارد. هر اوربیتال نیز می تواند حد اکثر دو الکترون را در خود جای دهد.

الکترون ها و انرژی:

حال می خواهیم بدانیم که این الکترون ها چگونه در این اوربیتال ها جایگیری می کنند و اصولا آیا انتخاب محل مناسب برای الکترون ها اهمیت دارد یا تمام اوربیتال های موجود برای الکترون یکسانند.

برای پاسخ به سوال فوق توجه به یک نکته ی ساده ولی خیلی مهم کار را خیلی ساده تر می کند:

مواد همیشه تمایل دارند کمترین انرژی را داشته باشند؛ یعنی هرچه انرژی کمتر باشد مواد پایدارترند.

البته نکته ی فوق همیشه عمومیت ندارد.(که در بحث آنتروپی مطرح خواهد شد) اما برای بحث ما کافی است همین نکته را بپذیریم.

بنا بر این الکترون همیشه اوربیتالی را انتخاب خواهد کرد که کم ترین انرژی را داشته باشد. در بالا اشاره شد که هر چه لایه های الکترونی به هسته نزدیک تر باشند٬ یعنی عدد n کم تر داشته باشند انرژی کم تری دارند. پس الکترون تمایل دارد ابتدا لایه های پایین تر را اشغال کند.

اما مسأله به این سادگی ها هم نیست...


برچسب‌ها: مدل اتمی, کوانتوم
| یکشنبه بیست و چهارم دی 1391| 20:20 | یاسر فاتحی بابی |


قالبهاي خانومي و آقايي