آرایش الکترونی اتم در شیمی دهم؛ هرآنچه باید برای امتحان نهایی و کنکور بدانید
- قاعده آفبا چیست و چرا برای نوشتن آرایش الکترونی مهم است؟
- آرایش الکترونی عنصرها؛ از بریلیم تا تیتانیم
- وقتی قاعده آفبا جواب نمیدهد؛ با استثناها چه کنیم؟
- آرایش الکترونی فشرده و استفاده از نماد گاز نجیب
- الکترونهای ظرفیت و نقش آنها در شیمی عنصرها
- موقعیت عنصر در جدول دورهای را از روی آرایش الکترونی بفهمیم
- دستهبندی عنصرها بر اساس نوع زیرلایه نهایی
- جمعبندی نهایی مفاهیم آرایش الکترونی برای امتحان و کنکور
در جهان پیچیده اتمها، چیزی که جای هر الکترون را مشخص میکند، «آرایش الکترونی» نام دارد. این مفهوم به ظاهر ساده، یکی از پایههای اصلی فهم شیمی است. اینکه چرا سدیم بهسرعت واکنش میدهد ولی گاز نجیب مثل آرگون نه، یا چرا عنصر تیتانیم در گروه فلزات واسطه قرار میگیرد، همه به آرایش الکترونی آنها مربوط میشود.
در این مقاله، بخشی از فصل یک شیمی دهم را با هم بررسی میکنیم؛ جایی که قاعده آفبا، عدد کوانتومی، لایه ظرفیت و دستهبندیهای جدول تناوبی به شکلی دقیق و در عین حال قابل فهم آموزش داده میشوند. هدف ما این نیست که صرفاً یک درس را مرور کنیم، بلکه میخواهیم آن را بفهمیم، تجزیهوتحلیل کنیم و برای امتحان نهایی و حتی کنکور به خاطر بسپاریم.
محتوای پیشِ رو، بهصورت اختصاصی در سایت تدریس شیمی متین هوشیار منتشر شده و با تکیه بر مطالب کتاب درسی و منابع علمی معتبر، سعی کردهایم راهی برای درک عمیقتر این موضوع کلیدی باز کنیم. اگر تا امروز در نوشتن آرایشهای الکترونی گیج میشدید یا نمیدانستید از کجا شروع کنید، این مقاله میتواند نقطه شروعی مطمئن باشد.
قاعده آفبا چیست و چرا برای نوشتن آرایش الکترونی مهم است؟
وقتی میخواهیم آرایش الکترونی یک اتم را بنویسیم، باید بدانیم که کدام زیرلایهها زودتر از بقیه پر میشوند. اینجا دقیقاً همانجایی است که «قاعده آفبا» وارد میشود. این قاعده به ما نشان میدهد که الکترونها با چه ترتیبی در زیرلایههای s، p، d و f قرار میگیرند.
اگر قاعده آفبا نبود، نوشتن آرایش الکترونی شبیه یک بازی شانسی میشد. اما حالا میدانیم الکترونها طوری توزیع میشوند که اتم در کمانرژیترین حالت ممکن قرار بگیرد. از همینجا میتوان به اهمیت این قاعده در طراحی جدول تناوبی، پیشبینی خواص عنصرها و حتی واکنشهای شیمیایی پی برد.
ترتیب پر شدن زیرلایهها طبق قاعده آفبا
قاعده آفبا میگوید: زیرلایهها به ترتیب افزایش انرژی پر میشوند. این ترتیب همیشه با عدد کوانتومی اصلی (n) همراستا نیست. مثلاً بعد از زیرلایه 3p، به جای 3d، ابتدا 4s پر میشود.
ترتیب معروف زیرلایهها که طبق این قاعده نوشته میشود، به این شکل است:
1s → 2s → 2p → 3s → 3p → 4s → 3d → 4p → 5s
این ترتیب نه حفظی است و نه تصادفی؛ پشت آن یک منطق علمی وابسته به انرژی نهفته است.
وابستگی انرژی به n و n+ℓ؛ اصل کلیدی در پیشبینی ترتیب
برای پیشبینی اینکه کدام زیرلایه زودتر پر میشود، باید جمع دو عدد کوانتومی را بدانیم:
عدد اصلی (n)
عدد کوانتومی فرعی (ℓ)
قاعده میگوید: هر زیرلایهای که مقدار n + ℓ کمتری دارد، زودتر پر میشود. اگر n + ℓ دو زیرلایه برابر بود، آنوقت زیرلایهای که n کمتری دارد، زودتر پر میشود.
مثال:
برای زیرلایه 4s، داریم: n = 4 و ℓ = 0 → n + ℓ = 4
برای زیرلایه 3d، داریم: n = 3 و ℓ = 2 → n + ℓ = 5
در نتیجه، 4s زودتر از 3d پر میشود.
چرا زیرلایه 4s پیش از 3d پر میشود؟ تحلیل با مثال
شاید عجیب به نظر برسد که چرا در آرایش الکترونی عنصرهایی مثل کلسیم یا تیتانیم، زیرلایه 4s پیش از 3d پر میشود. اما این دقیقاً نتیجه قاعده n + ℓ است.
برای مثال، آرایش الکترونی کلسیم با عدد اتمی ۲۰ بهصورت زیر نوشته میشود:
1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s²
زیرلایه 3d هنوز پر نشده چون انرژی آن از 4s بیشتر است. این ترتیب به اتم کمک میکند پایدارتر بماند. در واقع، اتمها همیشه تمایل دارند الکترونها را در کمانرژیترین حالت بچینند.
آرایش الکترونی عنصرها؛ از بریلیم تا تیتانیم
برای یادگیری آرایش الکترونی، هیچچیز بهتر از تمرین با مثال نیست. در این بخش، با نوشتن آرایش الکترونی چند عنصر مهم و آشنایی با منطق پشت آنها، به درک عمیقتری از ساختار اتمها میرسیم. از عنصر سادهای مثل بریلیم تا فلز واسطهای مانند تیتانیم، هر کدام الگویی در دل خود دارند.
با مشاهده این آرایشها، میتوانیم بفهمیم که جای الکترونها در کدام زیرلایههاست، لایه ظرفیت کجاست و حتی عنصر مربوط به کدام گروه و دوره از جدول تناوبی تعلق دارد. این بخش در واقع تمرینی عملی است برای فهمیدن قاعده آفبا و کاربرد آن در دنیای واقعی عنصرها.
آرایش الکترونی بریلیم، سدیم، فسفر و کلسیم
بریلیم (Be) با عدد اتمی ۴، تنها ۴ الکترون دارد. آرایش آن ساده و کوتاه است:
1s² 2s²
دو الکترون در لایه اول، دو تای بعدی در زیرلایه s لایه دوم. لایه ظرفیت بریلیم لایه دوم است و دو الکترون دارد.
سدیم (Na) با عدد اتمی ۱۱:
1s² 2s² 2p⁶ 3s¹
الکترون نهایی سدیم در 3s است، تنها یکی، و همین باعث واکنشپذیری بالای آن میشود.
فسفر (P) با عدد اتمی ۱۵:
1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p³
سه الکترون در زیرلایه p لایه سوم دارد. این ساختار به فسفر اجازه میدهد تا در واکنشهای شیمیایی تنوع داشته باشد.
کلسیم (Ca) با عدد اتمی ۲۰:
1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s²
کلسیم دو الکترون در زیرلایه 4s دارد. همین ویژگی باعث شده در گروه دوم جدول تناوبی قرار گیرد.
آرایش الکترونی تیتانیم؛ ورود به دنیای عنصرهای واسطه
تیتانیم (Ti) با عدد اتمی ۲۲، یکی از اولین عنصرهایی است که زیرلایه d آن شروع به پر شدن میکند:
1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d²
تیتانیم دو الکترون در زیرلایه 4s دارد و سپس دو الکترون در 3d. این ویژگی، نشانهای از تعلق آن به عنصرهای واسطه است، یعنی عنصرهایی که در آنها زیرلایه d پر میشود.
در عنصرهای واسطه، زیرلایه d مربوط به لایه n−1 (یک لایه قبل از لایه ظرفیت) پر میشود. این یک ویژگی ساختاری بسیار مهم در طراحی جدول تناوبی و درک خواص پیچیده این عناصر است.
بررسی مقایسهای آرایشها؛ چه الگویی پشت آنهاست؟
اگر به آرایش الکترونی این چند عنصر نگاه کنیم، الگویی روشن دیده میشود:
- زیرلایهها طبق قاعده آفبا پر میشوند.
- هر لایه تا حد خاصی از الکترون ظرفیت دارد.
- با بالا رفتن عدد اتمی، ابتدا لایهها کامل میشوند و بعد زیرلایههای جدید آغاز به پر شدن میکنند.
برای مثال:
- در بریلیم و سدیم، فقط زیرلایه s پر شده.
- در فسفر، وارد زیرلایه p شدهایم.
- در تیتانیم، زیرلایه d هم وارد ماجرا شده است.
این ترتیب دقیقاً همان منطقی است که ساختار جدول تناوبی را شکل داده. شناخت این الگو، پایهای است برای فهم بهتر دستهبندیهای بعدی جدول، که در ادامه مقاله به آن خواهیم پرداخت.
وقتی قاعده آفبا جواب نمیدهد؛ با استثناها چه کنیم؟
قاعده آفبا یک الگوی کلی و موفق برای نوشتن آرایش الکترونی است، اما همیشه دقیق نیست. گاهی اوقات آرایش واقعی برخی اتمها با پیشبینی ما تفاوت دارد. این مسئله بیشتر در مورد عنصرهای واسطه رخ میدهد؛ جایی که انرژی زیرلایهها بسیار به هم نزدیک میشود و الکترونها برخلاف انتظار ما جابهجا میشوند.
در این شرایط، نمیتوان فقط به قاعده تئوری اکتفا کرد. باید دادههای تجربی را هم در نظر گرفت. شناخت این استثناها نهتنها برای درک بهتر ساختار اتمها ضروری است، بلکه در حل سؤالات امتحان نهایی و کنکور هم تعیینکننده خواهد بود.
آرایش الکترونی در برخی عنصرهای واسطه چگونه متفاوت است؟
عنصرهای واسطه (دسته d) گاهی آرایشهایی دارند که با قاعده آفبا همخوانی ندارد. برای مثال، انتظار داریم آرایش الکترونی کروم (Cr) با عدد اتمی ۲۴ بهصورت زیر باشد:
1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d⁴
اما آرایش واقعی آن به شکل زیر است:
1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s¹ 3d⁵
کروم یک الکترون از 4s را به 3d میدهد. چرا؟ چون یک زیرلایه d نیمهپر (با ۵ الکترون) پایدارتر از حالت دیگر است.
همین اتفاق در مورد مس (Cu) نیز رخ میدهد:
پیشبینی شده: 4s² 3d⁹
واقعی: 4s¹ 3d¹⁰
این تفاوتها ناشی از تمایل اتم به رسیدن به آرایش پایدارتر است، حتی اگر با آفبا ناسازگار باشد.
چرا آفبا گاهی ناتوان است؟ راهحل جایگزین کدام است؟
دلیل اصلی ناکارآمدی آفبا در برخی موارد، اختلاف انرژی بسیار کم بین زیرلایههای مجاور مانند 4s و 3d است. وقتی این اختلاف انرژی بسیار کم شود، نیروهای پایدارکننده مثل نیروی جاذبه هستهای، دافعه بین الکترونها و اثر سپریکنندگی وارد عمل میشوند و الکترون به شکلی پیشبینینشده جابهجا میشود.
در اینگونه موارد، دانشمندان از دادههای طیفسنجی تجربی استفاده میکنند. این دادهها نشان میدهند که اتمها واقعاً چگونه رفتار میکنند، نه صرفاً چگونه باید رفتار کنند.
پس راهحل جایگزین، استفاده از مدل تجربی و مقایسه با مدل تئوری است.
جمعبندی تفاوت میان مدل تجربی و مدل تئوری در آرایشها
مدل تئوری یا همان قاعده آفبا، یک الگوی منظم و قابل یادگیری برای نوشتن آرایش الکترونی است. اما مدل تجربی بر مشاهدات واقعی از رفتار اتمها تکیه دارد.
در اغلب موارد، این دو مدل به نتایج یکسانی میرسند. اما در مورد برخی عنصرهای واسطه مانند کروم، مس، نقره و مولیبدن، مدل تجربی بهتر عمل میکند.
پس باید چه کار کنیم؟ پیشنهاد ایناست:
- در سوالهای کتاب درسی و امتحانی، حواستان به طبفسنجی پیشرفته باشد.
- قاعده آفبا را بشناسید، ولی استثناها را هم بهخاطر بسپارید.
این تعادل، کلید موفقیت در امتحان نهایی و کنکور است.
آرایش الکترونی فشرده و استفاده از نماد گاز نجیب
نوشتن آرایش الکترونی برای عنصرهایی با عدد اتمی بالا، گاهی بسیار طولانی میشود. بهویژه وقتی بخواهیم آرایشهایی مثل تیتانیم یا برم را بنویسیم، نوشتن همه زیرلایهها وقتگیر و تکراری است. راهحل این مشکل، استفاده از آرایش الکترونی فشرده یا کوتاهنویسی با نماد گاز نجیب است.
در این روش، بهجای نوشتن کامل آرایش الکترونی لایههای درونی، از نماد شیمیایی گاز نجیب قبلی استفاده میکنیم. این گازها همان عنصرهای پایدار انتهای هر دورهاند. با این کار، تمرکز ما فقط روی الکترونهای لایه بیرونی یا همان لایه ظرفیت قرار میگیرد؛ جایی که بیشتر واکنشهای شیمیایی اتفاق میافتد.
گازهای نجیب و جایگاهشان در نوشتن آرایش الکترونی
گازهای نجیب، گروه ۱۸ جدول تناوبی را تشکیل میدهند. از جمله: هلیوم (He)، نئون (Ne)، آرگون (Ar)، کریپتون (Kr) و …
این عنصرها آرایش الکترونی کاملی دارند و به همین دلیل بسیار پایدارند.
در روش آرایش فشرده، از گاز نجیب قبلی همان عنصر استفاده میشود. مثلاً اگر بخواهیم آرایش فسفر را بنویسیم، باید ببینیم قبل از فسفر (با عدد اتمی ۱۵) کدام گاز نجیب قرار دارد. پاسخ: نئون (Ne) با عدد اتمی ۱۰.
پس لایههای درونی فسفر را به صورت [Ne] نمایش میدهیم و باقی را جداگانه مینویسیم.
آرایش فشرده چگونه نوشته میشود؟ مثال از سدیم و فسفر
برای نوشتن آرایش فشرده:
- ابتدا گاز نجیب قبل از عنصر مورد نظر را پیدا کنید.
- آن را داخل کروشه [ ] بنویسید.
- سپس ادامه آرایش را پس از آن بنویسید.
مثال ۱: سدیم (Na)، عدد اتمی ۱۱
آرایش کامل:
1s² 2s² 2p⁶ 3s¹
آرایش فشرده:
[Ne] 3s¹
مثال ۲: فسفر (P)، عدد اتمی ۱۵
آرایش کامل:
1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p³
آرایش فشرده:
[Ne] 3s² 3p³
همانطور که میبینید، بخش مربوط به نئون جایگزین لایههای درونی شده است.
مزیت آرایش فشرده برای درک ساختار اتمی چیست؟
استفاده از آرایش فشرده چند مزیت مهم دارد:
- سادگی و سرعت در نوشتن: نوشتن آرایشهای طولانی زمانبر است. فشردهسازی باعث صرفهجویی در وقت میشود.
- تمرکز بر الکترونهای ظرفیت: آرایش فشرده فقط لایه بیرونی را باز میگذارد؛ همان لایهای که رفتار شیمیایی را تعیین میکند.
- درک بهتر موقعیت عنصر در جدول تناوبی: با نگاه به آرایش فشرده، میتوانیم دوره و گروه عنصر را راحتتر تشخیص دهیم.
- کاربرد در رسم دیاگرامها و تحلیلهای واکنشپذیری: بهویژه در آموزشهای پیشرفتهتر، این روش بسیار کاربردی است.
آرایش فشرده، در واقع پلی است بین سادگی آموزشی و عمق مفهومی. دانشآموزی که آن را یاد بگیرد، راحتتر میتواند مفاهیم لایه ظرفیت و جایگاه عنصرها در جدول را درک کند.
الکترونهای ظرفیت و نقش آنها در شیمی عنصرها
همه الکترونهای یک اتم نقش یکسانی ندارند. برخی از آنها در لایههای درونی قرار دارند و تقریباً در واکنشهای شیمیایی شرکت نمیکنند. اما دستهای دیگر به لایه بیرونی تعلق دارند؛ همان لایهای که مستقیماً در تماس با محیط است. به این دسته از الکترونها، الکترونهای ظرفیت میگویند.
شناخت الکترونهای ظرفیت، برای درک رفتار شیمیایی عنصرها حیاتی است. اینکه چرا یک فلز بهراحتی واکنش میدهد، ولی گاز نجیب خیر، با تعداد و نوع الکترونهای لایه بیرونی آنها ارتباط دارد. در ادامه با روش تشخیص، مثالهای کاربردی و اهمیت الکترونهای ظرفیت آشنا میشویم.
لایه ظرفیت و الکترونهای ظرفیت را چطور تشخیص دهیم؟
لایه ظرفیت آخرین لایهای از یک اتم است که در آن الکترون قرار دارد. برای تشخیص آن، کافی است به بیشترین عدد اصلی (n) در آرایش الکترونی توجه کنیم.
تمام الکترونهایی که در این عدد n ظاهر میشوند، الکترون ظرفیت محسوب میشوند؛ حتی اگر در زیرلایههای مختلف (مثل s یا p) باشند.
مثال ساده:
- در آرایش فسفر: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p³ ← بیشترین عدد n برابر با 3 است.
- پس لایه ظرفیت لایه ۳ و الکترونهای ظرفیت برابر با ۲ (در 3s) + ۳ (در 3p) = ۵ عدد هستند.
بررسی دقیق الکترونهای ظرفیت در سدیم و برم
سدیم (Na) با عدد اتمی ۱۱، آرایش فشرده دارد:
[Ne] 3s¹
لایه ظرفیت لایه سوم است، و تنها یک الکترون در 3s دارد. به همین دلیل بهراحتی این الکترون را از دست میدهد و به +Na تبدیل میشود.
برم (Br) با عدد اتمی ۳۵، آرایش فشرده دارد:
[Ar] 4s² 3d¹⁰ 4p⁵
عدد اصلی بیشینه اینجا ۴ است. پس:
- 4s² و 4p⁵ ← مجموعاً ۷ الکترون ظرفیت
برم با گرفتن یک الکترون دیگر، به آرایش گاز نجیب بعدی میرسد (۸ الکترون در لایه ظرفیت) و به -Br تبدیل میشود.
چرا الکترونهای ظرفیت در واکنشهای شیمیایی مهماند؟
تمام واکنشهای شیمیایی، از تبادل یا اشتراکگذاری الکترونهای ظرفیت آغاز میشوند. دلیل آن ساده است:
این الکترونها در بیرونیترین لایهاند و کمترین جاذبه را از هسته دریافت میکنند.
مثالها:
- در فلزات قلیایی مثل سدیم، تنها یک الکترون ظرفیت وجود دارد که بهراحتی از دست میرود.
- در نافلزاتی مثل برم یا کلر، هفت الکترون ظرفیت وجود دارد و تمایل به گرفتن یک الکترون برای تکمیل لایه دارند.
پس، شناخت و شمارش الکترونهای ظرفیت، به ما کمک میکند تا:
- نوع پیوند (یونی یا کووالانسی) را پیشبینی کنیم.
- رفتار شیمیایی عنصر را تحلیل کنیم.
- و حتی ترکیبهای پایدار آن را حدس بزنیم.
در واقع، بدون درک الکترونهای ظرفیت، شیمی یعنی حدس و گمان.
موقعیت عنصر در جدول دورهای را از روی آرایش الکترونی بفهمیم
تا اینجا یاد گرفتیم که الکترونها چگونه در زیرلایهها قرار میگیرند، چه نقشی در واکنشها دارند و چطور میتوان آرایش فشرده نوشت. اما یکی از جالبترین کاربردهای آرایش الکترونی این است که بهتنهایی میتواند جایگاه یک عنصر را در جدول تناوبی مشخص کند.
با داشتن آرایش الکترونی هر عنصر، میتوان دوره (ردیف افقی)، گروه (ستون عمودی) و حتی نوع دستهبندی (s، p، d یا f) آن را تعیین کرد. این مهارت به دانشآموز کمک میکند جدول تناوبی را به صورت درکشده یاد بگیرد، نه فقط حفظی.
از آرایش الکترونی تا تعیین دوره و گروه عنصر
دوره (ردیف جدول):
برابر است با بیشترین عدد اصلی n که در آرایش الکترونی دیده میشود.
گروه (ستون جدول):
برای عنصرهای گروه اصلی (s و p)، جمع تعداد الکترونهای ظرفیت (در s و p آخرین لایه) برابر است با شماره گروه.
حال وقت آن است که با دو مثال ساده و کاربردی، یادگیری این مبحث را آسان کنیم. همراه شیمی متین هوشیار باشید.
مثال ۱: فسفر، عدد اتمی ۱۵
آرایش فشرده: [Ne] 3s² 3p³
بیشترین n = ۳ ← پس فسفر در دوره سوم
تعداد الکترونهای ظرفیت = ۲ + ۳ = ۵ ← گروه ۱۵
مثال ۲: کلسیم، عدد اتمی ۲۰
آرایش: [Ar] 4s²
n = ۴ ← دوره چهارم
۲ الکترون ظرفیت در 4s ← گروه ۲
بررسی تطبیقی جدول تناوبی و مدل الکترونی
جدول تناوبی فقط لیستی از عنصرها نیست. در واقع، این جدول ساختار دقیقی بر اساس آرایش الکترونی اتمها دارد. هر سطر، دورهای است که عنصرهای آن حداکثر عدد n یکسان دارند. هر ستون، گروهی است که الکترونهای ظرفیت عنصرهای آن مشابهاند.
- گروههای ۱ و ۲ ← عنصرهایی هستند که الکترون نهاییشان در زیرلایه s قرار دارد.
- گروههای ۱۳ تا ۱۸ ← الکترون نهایی در زیرلایه p قرار دارد.
- عنصرهای واسطه (گروههای ۳ تا ۱۲) ← زیرلایه d در حال پر شدن است.
این دستهبندی بر اساس زیرلایه پایانی در آرایش الکترونی انجام میشود، نه صرفاً عدد اتمی.
تمرین کاربردی: جایگاه فسفر و تیتانیم را در جدول مشخص کنید
فسفر (P)، عدد اتمی ۱۵:
آرایش: [Ne] 3s² 3p³
بیشترین عدد n = ۳ ← دوره سوم
۵ الکترون در لایه ظرفیت ← گروه ۱۵
زیرلایه پایانی: p ← عنصر گروه اصلی (p-block)
تیتانیم (Ti)، عدد اتمی ۲۲:
آرایش: [Ar] 4s² 3d²
بیشترین n = ۴ ← دوره چهارم
زیرلایه d در حال پر شدن ← دسته d (عنصر واسطه)
تعداد الکترونهای ظرفیت بهتنهایی گروه را مشخص نمیکند، چون عنصر واسطه است. اما طبق جدول، در گروه ۴ قرار میگیرد.
با همین روند، میتوان موقعیت هر عنصر دیگر را در جدول دورهای تشخیص داد، فقط کافی است آرایش آن را بلد باشید!
دستهبندی عنصرها بر اساس نوع زیرلایه نهایی
یکی از نکات بسیار مهم در شناخت جدول تناوبی، نوع زیرلایهای است که الکترون نهایی اتم وارد آن میشود. همین نکته ساده، پایهی اصلی برای دستهبندی عنصرها در جدول دورهای است.
عنصرها را بر اساس نوع زیرلایهای که در حال پر شدن است، به چهار دسته تقسیم میکنند:
- دسته s
- دسته p
- دسته d
- دسته f
این دستهبندی کمک میکند بفهمیم هر عنصر چه ویژگیهایی دارد، در کجای جدول قرار میگیرد و چرا بهشکل خاصی واکنش میدهد. در ادامه، هر یک از این دستهها را بهصورت جداگانه بررسی میکنیم.
عنصرهای دسته s و p؛ نمایندگان اصلی جدول
بیشتر عنصرهای جدول در همین دو دسته قرار دارند.
- در دسته s، الکترون نهایی وارد زیرلایه s میشود.
- در دسته p، الکترون نهایی در زیرلایه p جای میگیرد.
عنصرهای دسته s شامل:
- گروه ۱ (فلزات قلیایی مثل لیتیم و سدیم)
- گروه ۲ (فلزات قلیایی خاکی مثل منیزیم و کلسیم)
عنصرهای دسته p در گروههای ۱۳ تا ۱۸ قرار دارند. نافلزهایی مانند نیتروژن، اکسیژن، فسفر، کلر و گازهای نجیب در این دستهاند.
ویژگی مشترک این دو دسته آن است که:
- دارای آرایش مشخص در لایه ظرفیت هستند.
- بیشتر ترکیبهای ساده و پایدار شیمیایی را تشکیل میدهند.
- خواص آنها قابل پیشبینی است.
عنصرهای دسته d؛ آشنایی با فلزات واسطه
دسته d شامل عنصرهایی است که در آنها زیرلایه d در حال پر شدن است. این عنصرها بین گروههای ۳ تا ۱۲ جدول تناوبی قرار دارند.
ویژگیهای فلزات واسطه:
- اغلب براق، سخت و رسانای برقاند.
- دارای الکترونهای d نیمهپر هستند.
- آرایش الکترونی پیچیدهتری نسبت به دستههای s و p دارند.
مثالها:
- آهن (Fe)
- مس (Cu)
- تیتانیم (Ti)
در این عناصر، لایه ظرفیت معمولاً شامل زیرلایه s لایه بیرونی و زیرلایه d لایه داخلی است. برای همین، خواص شیمیایی و فیزیکی متنوعتری نسبت به عنصرهای گروه اصلی دارند.
عنصرهای دسته f؛ مروری بر لانتانیدها و اکتینیدها
دسته f شامل دو ردیف مجزا در پایین جدول تناوبی است.
این دو ردیف به نامهای:
- لانتانیدها (عدد اتمی ۵۷ تا ۷۱)
- اکتینیدها (عدد اتمی ۸۹ تا ۱۰۳) شناخته میشوند.
در این عنصرها، الکترون نهایی وارد زیرلایه f میشود.
زیرلایه f ظرفیت نگهداری ۱۴ الکترون را دارد، به همین دلیل این دسته ۱۴ عضو در هر ردیف دارد.
ویژگیها:
- بسیاری از اکتینیدها رادیواکتیو هستند.
- لانتانیدها در ساخت آهنرباهای قوی، لامپها و آلیاژها کاربرد دارند.
- آرایش الکترونی آنها پیچیده و پرجزئیات است.
هرچند این عناصر کمتر در شیمی پایه دهم بررسی میشوند، اما شناخت آنها به تکمیل تصویر ما از جدول تناوبی کمک میکند.
جمعبندی نهایی مفاهیم آرایش الکترونی برای امتحان و کنکور
آرایش الکترونی یکی از مفاهیم پایهای و تأثیرگذار در شیمی دهم است. دانستن اینکه الکترونها چگونه در لایهها و زیرلایهها قرار میگیرند، به ما امکان میدهد رفتار شیمیایی عنصرها را پیشبینی کنیم، موقعیت آنها را در جدول تناوبی بفهمیم و حتی نوع واکنشهایی که میتوانند انجام دهند را حدس بزنیم.
در این مقاله یاد گرفتیم که:
- قاعده آفبا چگونه ترتیب پر شدن زیرلایهها را مشخص میکند.
- مفهوم عدد n و مجموع n+ℓ چه نقشی در تشخیص ترتیب انرژی دارند.
- آرایش فشرده با استفاده از نماد گاز نجیب، نوشتن را سادهتر میکند.
- الکترونهای ظرفیت، تعیینکنندهی گروه و واکنشپذیری عنصر هستند.
- میتوان از آرایش الکترونی، جایگاه هر عنصر را در جدول پیدا کرد.
- دستهبندی عنصرها به s، p، d و f به نوع زیرلایه نهایی آنها بستگی دارد.
برای موفقیت در امتحان نهایی، باید بتوانید:
- آرایش الکترونی عنصرهای ساده را سریع و صحیح بنویسید.
- آرایش فشرده را با دقت انجام دهید.
- الکترونهای ظرفیت را مشخص کنید.
- از آرایش، دوره و گروه عنصر را بهدرستی تشخیص دهید.
در کنکور، سؤالها ممکن است مفهومیتر باشند؛ مثلاً بخواهند شما را با استثناهای قاعده آفبا (مثل کروم یا مس) بسنجند، یا بخواهند رابطه میان آرایش الکترونی و خواص شیمیایی را تحلیل کنید.
بنابراین اگر میخواهید هم در امتحان نهایی نمره کامل بگیرید و هم در کنکور از پس سوالات ترکیبی برآیید، تمرین منظم، درک دقیق مفاهیم و مرور ساختاریافته ضروری است. این مقاله از سایت تدریس شیمی متین هوشیار، راه را برای این هدف هموارتر کرده است. حالا نوبت شماست که با تمرین و تکرار، این دانش را به مهارت تبدیل کنید.
برای ارسال نظر لطفا ابتدا وارد حساب کاربری خود شوید. صفحه ورود و ثبت نام