درسنامه‌ی شیمی · شیمی ۱ · فصل اول: کیهان زادگاه الفبای هستی

آرایش الکترونی چیست؟ از مدل بور تا جدول تناوبی

از تفاوت لایه و زیرلایه تا قاعدهٔ آفبا، آرایش فشرده و تعیین گروه و دوره؛ با مدل اتم، مثال حل‌شده و تمرین تعاملی.

  • پایه‌ی دهم
  • درس کشف و مدل
  • ۱۷ دقیقه مطالعه
  • ۱۰ ایستگاه
  • ۱۱ تصویر و کارت آموزشی

بازبینی علمی: دکتر فائزه خان محمدیبه‌روزرسانی: مهر ۱۹, ۱۴۰۵

نمایش آموزشی آرایش الکترونی با نواحی احتمال حضور الکترون، طرح لایه‌ها و زیرلایه‌ها و شبکهٔ بدون نوشتهٔ جدول تناوبی
آرایش الکترونی، توزیع الکترون‌ها در لایه‌ها و زیرلایه‌ها را به جایگاه عنصر در جدول تناوبی پیوند می‌دهد.

هدف‌های یادگیری

در این درس یاد می‌گیری

  1. ۱

    تفاوت نمایش حلقه‌ای بور با توصیف احتمال حضور الکترون را توضیح دهد.

  2. ۲

    نماد یک زیرلایه را به شمارهٔ لایه، نوع زیرلایه و شمار الکترون‌ها تفکیک کند.

  3. ۳

    گنجایش زیرلایه‌ها را با استفاده از عدد کوانتومی فرعی تعیین کند.

  4. ۴

    آرایش گسترده و فشردهٔ اتم‌های خنثی محدودهٔ درس را با توجه به استثناهای کروم و مس بنویسد.

  5. ۵

    دوره، گروه و الکترون‌های ظرفیت را با توجه به دستهٔ عنصر تعیین کند.

پیش از شروع بدان: معنای عدد اتمی و برابری شمار پروتون و الکترون در اتم خنثی، شناخت گروه و دوره در جدول تناوبی، خواندن نماد شیمیایی عنصر و جمع عددهای صحیح

اصل درس در یک نگاه

به زبان کتاب، به زبان ساده

به زبان کتاب درسی

آرایش الکترونی، چگونگی توزیع الکترون‌های یک اتم در لایه‌ها و زیرلایه‌های الکترونی است؛ در توصیف دقیق‌تر، اشغال اوربیتال‌ها را مشخص می‌کند. آرایش‌های این درس، مگر آنکه خلافش گفته شود، مربوط به اتم خنثی در حالت پایه‌اند. ( )

بر پایه‌ی IUPAC، OpenStax، Rice University

به زبان ساده

آرایش الکترونی نشان می‌دهد الکترون‌های یک اتم چگونه میان بخش‌های مختلف فضای پیرامون هسته تقسیم شده‌اند. ( )

رابطه‌ی اصلی درس

Csub = 4l + 2

Csub
حداکثر شمار الکترون‌هایی که یک زیرلایه می‌تواند بپذیرد شمار الکترون؛ بدون یکای
l
عدد کوانتومی فرعی؛ برای s، p، d و f به‌ترتیب برابر ۰، ۱، ۲ و ۳ بدون یکا

این رابطه، ظرفیت بیشینهٔ زیرلایه را می‌دهد، نه شمار الکترون‌های موجود در آن؛ از دنبالهٔ مطرح‌شده در فعالیت کتاب نیز به دست می‌آید. ( )

اتم خنثی کلسیم ۲۰ الکترون دارد؛ چرا پیش از کامل‌شدن لایهٔ سوم، الکترون‌ها وارد لایهٔ چهارم می‌شوند؟ پاسخ به این پرسش کمک می‌کند آرایش کلسیم را با دلیل بنویسیم، نه فقط از حفظ. ابتدا باید بدانیم «آرایش الکترونی چیست» و چگونه توزیع الکترون‌های اتم را نشان می‌دهد. با فهم آرایش الکترونی، هم دلیل این توزیع را می‌شناسیم و هم می‌توانیم جایگاه عنصر را در جدول تناوبی پیدا کنیم.

برای حل پرسش کلسیم، سه چیز را از هم جدا می‌کنیم: شمارهٔ لایه، گنجایش زیرلایه و ترتیب انرژی زیرلایه‌ها. سپس یاد می‌گیریم نمادهای آرایش را بخوانیم و تعداد الکترون‌ها را بررسی کنیم. با همین ابزارها، به مثال کلسیم برمی‌گردیم و بعد آرایش برم را به جایگاه آن در جدول پیوند می‌دهیم.

واژه‌نامه‌ی درس

واژه‌های این درس

۸ واژه‌ی کلیدی، به ترتیب الفبا

آرایش الکترونیElectron configuration

نمایش چگونگی توزیع الکترون‌های اتم در حالت‌های الکترونی مجاز است. ( )

آرایش الکترونی فشردهCondensed electron configuration

آرایشی است که در آن بخشی از الکترون‌ها با نماد یک گاز نجیب درون کروشه نمایش داده می‌شود. ( )

الکترون‌های ظرفیتValence electrons

الکترون‌هایی هستند که در توضیح رفتار شیمیایی اتم نقش اصلی دارند و شمارش آن‌ها به دستهٔ عنصر وابسته است. ( )

زیرلایهSubshell

بخشی از یک لایه است که با n و l مشخص می‌شود و با نمادهایی مانند ۲s یا ۳p نمایش داده می‌شود. ( )

عدد کوانتومی اصلیPrincipal quantum number

عدد صحیح مثبت n است که شمارهٔ لایهٔ الکترونی را مشخص می‌کند. ( )

عدد کوانتومی فرعیAzimuthal quantum number

عدد l است که نوع زیرلایه را مشخص می‌کند و برای s، p، d و f به‌ترتیب ۰، ۱، ۲ و ۳ است. ( )

قاعدهٔ آفباAufbau principle

الگوی معمول اشغال زیرلایه‌های کم‌انرژی‌تر پیش از زیرلایه‌های پرانرژی‌تر در ساخت آرایش حالت پایه است. ( )

لایهٔ الکترونیElectron shell

مجموعهٔ حالت‌های الکترونی با عدد کوانتومی اصلی n یکسان است. ( )

در حالت خودآزمایی تعریف‌ها پنهان می‌شوند. اول معنی هر واژه را در ذهنت بگو، بعد روی کارت بزن.

ایستگاه ۰۱از ۱۰معنای آرایش

آرایش الکترونی چه چیزی را نشان می‌دهد؟

آرایش الکترونی، چگونگی توزیع الکترون‌های اتم در لایه‌ها و زیرلایه‌های الکترونی است. برای فهم تفاوت تعداد و توزیع، کتاب‌های یک قفسه را در نظر بگیرید: دانستن تعداد کتاب‌ها نمی‌گوید در هر طبقه و هر بخش چند کتاب قرار دارد. در اتم نیز دانستن شمار کل الکترون‌ها کافی نیست؛ آرایش الکترونی مشخص می‌کند این الکترون‌ها چگونه میان لایه‌ها و زیرلایه‌ها توزیع شده‌اند.

آرایش‌های این درس، مگر آنکه خلافش گفته شود، مربوط به اتم خنثی در حالت پایه هستند. اتم خنثی تعداد برابری پروتون و الکترون دارد و حالت پایه، کم‌انرژی‌ترین حالت اتم است. برای نوشتن چنین آرایشی، نمی‌توانیم الکترون‌ها را دلخواه میان زیرلایه‌ها تقسیم کنیم. باید ترتیب انرژی زیرلایه‌ها را در نظر بگیریم تا توزیع الکترون‌ها با حالت پایه سازگار باشد.

عدد اتمی، شمار پروتون‌های هسته است و با نماد Z نشان داده می‌شود. در اتم خنثی، شمار الکترون‌ها نیز با Z برابر است. پس برای اتم خنثی کلسیم با عدد اتمی ۲۰، مجموع الکترون‌های آرایش باید ۲۰ باشد. عدد اتمی تعداد کل الکترون‌ها را مشخص می‌کند، اما نمی‌گوید در هر لایه یا زیرلایه چند الکترون قرار دارد.

در نمایش حلقه‌ای اتم کلسیم، هر حلقه یک لایهٔ الکترونی را نشان می‌دهد. با این شکل می‌توانیم ببینیم در هر لایه چند الکترون قرار دارد. اما حلقه‌ها مسیر واقعی حرکت الکترون‌ها نیستند و نباید تصور کنیم هر الکترون روی یک دایرهٔ دقیق حرکت می‌کند. آرایش الکترونی، توزیع الکترون‌ها را نشان می‌دهد؛ قرار نیست مسیر حرکت آن‌ها را رسم کند.

برای بررسی یک آرایش، ابتدا بالانویس‌های زیرلایه‌ها را جمع کنید؛ هر بالانویس، شمار الکترون‌های همان زیرلایه را نشان می‌دهد. در اتم خنثی، مجموع باید با عدد اتمی Z برابر باشد. سپس زیرلایه‌هایی را که شمارهٔ لایهٔ یکسان دارند، مشخص کنید و الکترون‌های آن‌ها را با هم بشمارید. به این ترتیب، هم تعداد کل الکترون‌ها را بررسی می‌کنید و هم توزیع آن‌ها میان لایه‌ها را به دست می‌آورید.

الکترون‌های کلسیم در لایه‌ها توزیع شده‌اندحلقه‌ها لایه‌های الکترونی را نمایش می‌دهند، نه مسیر واقعی حرکت الکترون.
Ca
  • پروتون۲۰
  • نوترون۲۰
  • الکترون۲۰

شمار نوترون‌ها از ۴۰−۲۰=۲۰ محاسبه شده است؛ ۸ الکترون لایهٔ سوم، شمار موجود است نه ظرفیت بیشینه. ( )

منبع: NIST

ایستگاه ۰۲از ۱۰فراتر از کتاب

چرا مدل بور پایان داستان اتم نبود؟

کشف الکترون با ارائهٔ مدل بور یکی نبود. جوزف جان تامسون با بررسی پرتوهای کاتدی، شواهد وجود الکترون را ارائه کرد. پس از او، ارنست رادرفورد مدل هسته‌ای اتم را مطرح کرد؛ در این مدل، هسته‌ای کوچک در مرکز اتم قرار دارد. وجود هسته، پرسش تازه‌ای پیش می‌آورد: الکترون‌های اطراف هسته چه وضعیتی دارند؟ مدل هسته‌ای زمینهٔ بررسی دقیق‌تر این پرسش را فراهم کرد.

نیلز بور برای الکترون هیدروژن، انرژی‌های مجاز و گسسته در نظر گرفت. گسسته‌بودن یعنی الکترون نمی‌تواند هر مقدار دلخواهی از انرژی داشته باشد. بور با این فرض توانست طیف هیدروژن، یعنی خط‌های مشخص نور گسیل‌شده از هیدروژن، را توضیح دهد. پس دستاورد مدل بور فقط نمایش حلقه‌ای اتم نبود؛ در این مدل، وضعیت الکترون با انرژی‌های مجاز آن ارتباط داشت.

مدل بور توانست طیف هیدروژن را توضیح دهد، اما این موفقیت به معنای توانایی مدل در توضیح همهٔ اتم‌ها نبود. اتم‌های چندالکترونی، برخلاف هیدروژن، بیش از یک الکترون دارند و مدل بور برای توضیح عمومی آن‌ها کافی نیست. بنابراین باید دستاورد و محدودیت مدل بور را کنار هم به خاطر بسپاریم: توضیح طیف هیدروژن، نه توصیف کامل اتم‌های چندالکترونی.

بور طیف هیدروژن را توضیح دادسال درج‌شده زمان معرفی مدل است؛ مدل بور تصویر نهایی همهٔ اتم‌ها نیست.
معرفی‌کننده‌ی مفهوم

نیلز بور Niels Bohr

پیشنهاددهندهٔ مدل بور · ۱۹۱۳

بور با واردکردن انرژی‌های مجاز به مدل اتم، طیف هیدروژن را توضیح داد؛ مدل او برای توضیح عمومی اتم‌های چندالکترونی کافی نبود.

منبع: American Physical Society، OpenStax، Rice University

ایستگاه ۰۳از ۱۰خواندن نماد

در 3p<sup>5</sup> هر نشانه چه می‌گوید؟

نماد 3p5 یعنی پنج الکترون در زیرلایهٔ p از لایهٔ سوم قرار دارند. عدد ۳ پیش از حرف، شمارهٔ لایه را نشان می‌دهد. حرف p نوع زیرلایه را مشخص می‌کند و بالانویس ۵ شمار الکترون‌های آن زیرلایه است. پس هر نشانه، اطلاعات متفاوتی می‌دهد. بالانویس ۵ توان ریاضی نیست؛ نباید 3p5 را مانند یک عبارت جبری محاسبه کنیم.

عدد کوانتومی اصلی با نماد n، شمارهٔ لایهٔ الکترونی را مشخص می‌کند و یک عدد صحیح مثبت است. زیرلایه‌هایی که شمارهٔ لایهٔ یکسان دارند، متعلق به همان لایه‌اند؛ مثلاً 3s و 3p هر دو به لایهٔ سوم تعلق دارند. بنابراین برای به‌دست‌آوردن شمار الکترون‌های یک لایه، باید الکترون‌های همهٔ زیرلایه‌های اشغال‌شدهٔ آن لایه را با هم حساب کنیم.

عدد کوانتومی فرعی با نماد l، نوع زیرلایه را مشخص می‌کند. مقدارهای ۰، ۱، ۲ و ۳ برای l به‌ترتیب نشان‌دهندهٔ زیرلایه‌های s، p، d و f هستند. در لایه‌ای با شمارهٔ n، مقدارهای مجاز l از صفر تا n − 1 هستند؛ n همان عدد کوانتومی اصلی و شمارهٔ لایه است. برای لایهٔ سوم، l فقط می‌تواند ۰، ۱ یا ۲ باشد. بنابراین زیرلایه‌های مجاز این لایه s، p و d هستند.

گنجایش زیرلایه یعنی حداکثر شمار الکترون‌هایی که زیرلایه می‌تواند بپذیرد. نماد Csub این گنجایش را نشان می‌دهد. برای محاسبهٔ آن از رابطهٔ Csub = 4l + 2 استفاده می‌کنیم؛ l عدد کوانتومی فرعی است و نوع زیرلایه را مشخص می‌کند. برای زیرلایهٔ p، مقدار l برابر ۱ است. با جایگذاری داریم: Csub = 4 × 1 + 2 = 6؛ پس زیرلایهٔ p حداکثر شش الکترون می‌پذیرد.

اکنون می‌توانیم 3p5 را دقیق‌تر بخوانیم: زیرلایهٔ p گنجایش شش الکترون دارد، اما در این نماد، پنج الکترون در آن قرار گرفته‌اند. پس گنجایش ویژگی زیرلایه است و شمار الکترون‌های موجود از آرایش اتم خوانده می‌شود. در میان اصطلاحات شیمی، این دو مفهوم نزدیک‌اند، اما جایگزین یکدیگر نیستند؛ درست‌خواندن نماد به تشخیص همین تفاوت وابسته است.

گنجایش زیرلایه از l به دست می‌آیدگنجایش، حداکثر شمار الکترون‌های زیرلایه است؛ نه شمار الکترون‌های موجود در هر اتم.

Csub = 4l + 2

Csub
حداکثر شمار الکترون‌هایی که یک زیرلایه می‌تواند بپذیرد شمار الکترون؛ بدون یکای
l
عدد کوانتومی فرعی؛ برای s، p، d و f به‌ترتیب برابر ۰، ۱، ۲ و ۳ بدون یکا

این رابطه، ظرفیت بیشینهٔ زیرلایه را می‌دهد، نه شمار الکترون‌های موجود در آن؛ از دنبالهٔ مطرح‌شده در فعالیت کتاب نیز به دست می‌آید. ( )

منبع: سازمان پژوهش و برنامه‌ریزی آموزشی، وزارت آموزش و پرورش؛ میزبان فایل: دانشچی، OpenStax، Rice University

هر بخش نماد، اطلاعات متفاوتی داردشمارهٔ لایه، نوع زیرلایه و شمار الکترون‌ها را جدا از هم بخوانید.
آرایش الکترونی
  • لایهٔ الکترونیبا شمارهٔ n مشخص می‌شود
  • زیرلایهبخشی از یک لایهٔ الکترونی
  • عدد کوانتومی اصلیn شمارهٔ لایه را نشان می‌دهد
  • عدد کوانتومی فرعیl نوع زیرلایه را مشخص می‌کند
  • شمار الکترون‌هابالانویس تعداد الکترون‌های زیرلایه است

ایستگاه ۰۴از ۱۰ترتیب انرژی

زیرلایه‌ها به چه ترتیبی پر می‌شوند؟

برای نوشتن آرایش الکترونی اتم در حالت پایه، از قاعدهٔ آفبا استفاده می‌کنیم. طبق این قاعده، الکترون‌ها ابتدا زیرلایه‌های کم‌انرژی‌ترِ در دسترس را اشغال می‌کنند و سپس وارد زیرلایه‌های پرانرژی‌تر می‌شوند. بنابراین نمی‌توانیم فقط با نگاه‌کردن به شمارهٔ لایه‌ها، ترتیب اشغال را تعیین کنیم. شمارهٔ لایه و ترتیب انرژی زیرلایه‌ها، دو اطلاعات متفاوت‌اند.

نقطهٔ تعیین‌کننده برای پرسش آغاز درس، جایگاه 4s و 3d در ترتیب معمول پرشدن است: 4s پیش از 3d اشغال می‌شود. پس بزرگ‌تر بودن شمارهٔ لایه، به‌تنهایی به معنای دیرتر اشغال‌شدن همهٔ زیرلایه‌های آن نیست. هنگام نوشتن آرایش، باید ترتیب انرژی زیرلایه‌ها را دنبال کنیم، نه اینکه ابتدا همهٔ زیرلایه‌های یک لایه را کامل کنیم.

  1. شمار الکترون‌ها را تعیین کنید. برای اتم خنثی، این شمار با عدد اتمی Z برابر است.
  2. زیرلایه‌ها را تا پایان دورهٔ چهارم به‌ترتیب 1s، 2s، 2p، 3s، 3p، 4s، 3d و 4p بنویسید و الکترون‌ها را با رعایت گنجایش آن‌ها قرار دهید؛ گنجایش زیرلایه‌های s، p، d و f به‌ترتیب ۲، ۶، ۱۰ و ۱۴ الکترون است.
  3. هنگامی که همهٔ الکترون‌های اتم توزیع شدند، نوشتن آرایش را متوقف کنید؛ لازم نیست آخرین زیرلایه حتماً کامل باشد.
  4. مجموع بالانویس‌ها را بررسی کنید. این مجموع باید با شمار الکترون‌های اتم برابر باشد.

سدیم با عدد اتمی ۱۱، در حالت خنثی ۱۱ الکترون دارد. با اجرای ترتیب معمول، آرایش آن 1s2 2s2 2p6 3s1 است. سه زیرلایهٔ نخست در مجموع ده الکترون دارند و الکترون باقی‌مانده در 3s قرار می‌گیرد. جمع بالانویس‌ها نیز یازده است؛ بنابراین شمار الکترون‌های نوشته‌شده با عدد اتمی سازگار است.

در آرایش الکترونی فشرده، بخش آغازین آرایش را با نماد گاز نجیبِ پیش از عنصر در کروشه نشان می‌دهیم. این بخش با آرایش آن گاز نجیب یکسان است. برای سدیم، بخش 1s2 2s2 2p6 با [Ne]، یعنی نماد نئون در کروشه، جایگزین می‌شود. بنابراین آرایش سدیم را به صورت [Ne] 3s1 می‌نویسیم. الکترون‌های بخش داخل کروشه حذف نشده‌اند و در شمار کل الکترون‌ها حساب می‌شوند.

قاعدهٔ آفبا الگوی معمول نوشتن آرایش را فراهم می‌کند، اما اجرای سادهٔ آن برای همهٔ اتم‌ها کافی نیست. کروم و مس از استثناهای این الگوی ساده‌اند. پس بررسی نهایی پاسخ، فقط جمع‌کردن بالانویس‌ها نیست؛ باید مطمئن شویم آرایش نوشته‌شده با آرایش حالت پایهٔ عنصر نیز سازگار است.

آرایش را بنویسید و سپس بررسی کنیددر اتم خنثی، شمار الکترون‌های آرایش باید با Z برابر باشد.
  1. ۱

    شمار الکترون‌ها

    برای اتم خنثی، شمار الکترون‌ها را برابر Z بگیرید.

  2. ۲

    ترتیب زیرلایه‌ها

    ترتیب معمول این محدوده: 1s، 2s، 2p، 3s، 3p، 4s، 3d، 4p.

  3. ۳

    رعایت گنجایش

    الکترون‌ها را با رعایت گنجایش هر زیرلایه توزیع کنید.

  4. ۴

    بررسی پاسخ

    مجموع الکترون‌ها و استثناهای مربوط به عنصر را بررسی کنید.

  5. ۵

    نمایش فشرده

    بخش آغازین آرایش را با نماد گاز نجیب مناسب در کروشه نمایش دهید.

ایستگاه ۰۵از ۱۰مثال قدم‌به‌قدم

کلسیم و برم چه چیزی را روشن می‌کنند؟

اتم خنثی کلسیم با عدد اتمی ۲۰، دارای ۲۰ الکترون است. طبق ترتیب معمول پرشدن، ابتدا 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 را می‌نویسیم؛ این بخش در مجموع ۱۸ الکترون دارد. دو الکترون باقی‌مانده وارد 4s می‌شوند و آرایش فشردهٔ [Ar] 4s2 به دست می‌آید؛ [Ar] نمایندهٔ آرایش آرگون است. مجموع الکترون‌ها ۱۸ + ۲ = ۲۰ است. با جمع‌کردن الکترون‌های هر لایه، توزیع لایه‌ای ۲، ۸، ۸، ۲ را به دست می‌آوریم. زیرلایهٔ 3d هنوز خالی است، چون در ترتیب معمول، 4s پیش از 3d اشغال می‌شود. پس ترتیب انرژی زیرلایه‌ها تعیین‌کننده است؛ لازم نیست همهٔ زیرلایه‌های یک لایه پیش از اشغال لایهٔ بعدی پُر شوند.

برای بررسی کامل‌بودن لایهٔ سوم، باید گنجایش همهٔ زیرلایه‌های مجاز آن را حساب کنیم. این لایه، زیرلایه‌های 3s، 3p و 3d را دارد و مجموع گنجایش آن‌ها ۲ + ۶ + ۱۰، یعنی ۱۸ الکترون است. در کلسیم فقط 3s و 3p اشغال شده‌اند؛ بنابراین لایهٔ سوم هشت الکترون دارد. هشت، شمار موجود در این اتم است، نه گنجایش بیشینهٔ لایهٔ سوم.

برای رسیدن از آرایش زیرلایه‌ای به توزیع لایه‌ای، الکترون‌های زیرلایه‌هایی را جمع می‌کنیم که n یکسان دارند. در این شمارش، ترتیب قرارگرفتن زیرلایه‌ها در نوشته تعیین‌کننده نیست. مثلاً هر زیرلایه‌ای که با عدد ۳ آغاز شود، به لایهٔ سوم تعلق دارد. سپس مجموع شمار الکترون‌های همهٔ لایه‌ها را با عدد اتمی مقایسه می‌کنیم تا مطمئن شویم الکترونی از قلم نیفتاده است.

آرایش فشردهٔ اتم خنثی برم، [Ar] 3d10 4s2 4p5 است. نماد [Ar] نمایندهٔ آرایش آرگون و شامل ۱۸ الکترون است. با افزودن بالانویس‌ها، شمار کل الکترون‌ها برابر ۱۸ + ۱۰ + ۲ + ۵ = ۳۵ می‌شود؛ این مجموع با عدد اتمی برم برابر است. بزرگ‌ترین شمارهٔ لایهٔ دارای الکترون، ۴ است؛ پس برم در دورهٔ چهارم قرار دارد. آرایش بیرونی 4s2 4p5 هفت الکترون ظرفیت دارد. برای این عنصر دستهٔ p، شمارهٔ گروه از ۱۲ + ۵ = ۱۷ به دست می‌آید. پُربودن 3d نباید باعث شود الکترون‌های لایهٔ چهارم را در تعیین دوره و گروه نادیده بگیریم.

در آرایش نوشته‌شدهٔ برم، 3d پیش از 4s آمده است؛ اما در ترتیب معمول پرشدن، 4s پیش از 3d اشغال می‌شود. برای تعیین دوره، بزرگ‌ترین عدد کوانتومی اصلی n، یعنی شمارهٔ لایهٔ دارای الکترون، را پیدا می‌کنیم. برای تعیین گروه و شمار الکترون‌های ظرفیت برم، زیرلایه‌های بیرونی 4s و 4p را می‌خوانیم. برم در دستهٔ p قرار می‌گیرد، چون بخش پایانی آرایش بیرونی آن از نوع p است. وجود زیرلایهٔ پُرِ 3d به‌تنهایی برم را به عنصری از دستهٔ d تبدیل نمی‌کند.

کلسیم تفاوت گنجایش و اشغال را نشان می‌دهداشغال ۴s در کلسیم به معنای پرشدن همهٔ زیرلایه‌های لایهٔ سوم نیست.
مسئله

برای اتم خنثی کلسیم با Z=۲۰، توزیع لایه‌ای را به دست آورید و بررسی کنید آیا لایهٔ سوم به ظرفیت بیشینه رسیده است.

  1. ۱

    آرایش گسترده: ۱s² ۲s² ۲p⁶ ۳s² ۳p⁶ ۴s².

  2. ۲

    شمار الکترون‌ها را بر اساس n جمع می‌کنیم: لایهٔ اول ۲، دوم ۸، سوم ۸ و چهارم ۲.

  3. ۳

    بررسی شمار: ۲+۸+۸+۲=۲۰.

  4. ۴

    زیرلایهٔ ۳d خالی است؛ ظرفیت بیشینهٔ لایهٔ سوم از جمع ۲+۶+۱۰ برابر ۱۸ است، اما کلسیم در این لایه فقط ۸ الکترون دارد.

جوابتوزیع لایه‌ای کلسیم ۲، ۸، ۸، ۲ است؛ اشغال لایهٔ چهارم پیش از کامل‌شدن لایهٔ سوم آغاز شده است. ( )

از آرایش برم به جایگاه آن برسیدبزرگ‌ترین n اشغال‌شده و آرایش بیرونی، دوره و گروه برم را روشن می‌کنند.
مسئله

برای اتم Br با Z=۳۵، آرایش فشرده، دوره، گروه و شمار الکترون‌های ظرفیت را تعیین کنید.

  1. ۱

    آرایش فشرده: [Ar] ۳d¹⁰ ۴s² ۴p⁵.

  2. ۲

    بررسی شمار: ۱۸+۱۰+۲+۵=۳۵.

  3. ۳

    بزرگ‌ترین n برابر ۴ است؛ بنابراین عنصر در دورهٔ چهارم قرار دارد.

  4. ۴

    برم از دستهٔ p است؛ الکترون‌های ظرفیت آن ۲+۵=۷ و شمارهٔ گروه آن ۱۰+۷=۱۷ است.

جواببرم: دورهٔ ۴، گروه ۱۷ و ۷ الکترون ظرفیت. ( )

ایستگاه ۰۶از ۱۰در کلاس

جدول کلاس از رفتار عنصرها چه می‌گوید؟

از روی آرایش الکترونی چگونه می‌توان جای یک عنصر را در جدول تناوبی پیدا کرد؟ شمارهٔ لایه‌های دارای الکترون و آرایش بیرونی اتم، به تعیین دوره و گروه کمک می‌کنند. برای نمونه، در آرایش کلسیم [Ar] 4s2، کروشه نمایندهٔ آرایش آرگون است. عدد ۴، لایهٔ چهارم را نشان می‌دهد و بالانویس ۲، شمار الکترون‌های زیرلایهٔ 4s را مشخص می‌کند. با خواندن همین نشانه‌ها می‌توانیم دلیل قرارگرفتن کلسیم در دورهٔ چهارم و گروه ۲ را توضیح دهیم.

دوره و گروه به دو پرسش متفاوت پاسخ می‌دهند. دوره با بزرگ‌ترین شمارهٔ لایهٔ اشغال‌شده ارتباط دارد. گروه‌های اصلی با آرایش بیرونی عنصر پیوند دارند. به همین دلیل، هم‌دوره‌بودن دو عنصر به معنای یکسان‌بودن آرایش بیرونی آن‌ها نیست. کلسیم و برم هر دو در لایهٔ چهارم الکترون دارند، اما آرایش بیرونی یکسانی ندارند و در یک گروه قرار نمی‌گیرند.

مقایسهٔ سدیم و کلسیم نیز نشان می‌دهد که باید کل آرایش بیرونی را بخوانیم. در هر دو آرایش، زیرلایهٔ بیرونیِ نوشته‌شده از نوع s است، اما تعداد الکترون‌های آن و شمارهٔ لایه تفاوت دارد. پس دیدن حرف s به‌تنهایی برای تعیین جایگاه عنصر کافی نیست. عدد پیش از حرف و بالانویس نیز اطلاعات لازم را می‌دهند؛ همان سه نشانه‌ای که هنگام خواندن نماد زیرلایه از هم جدا کردیم.

الکترون‌های ظرفیت در رفتار شیمیایی اتم نقش اصلی دارند. در عنصرهای گروه‌های اصلی، الکترون‌های بیرونی‌ترین لایه را الکترون ظرفیت می‌شماریم. شباهت آرایش این الکترون‌ها کمک می‌کند شباهت رفتار شیمیایی عنصرهای یک گروه اصلی را توضیح دهیم. پس قرارگرفتن عنصرها در یک ستون جدول، فقط یک دسته‌بندی ظاهری نیست؛ البته هم‌گروه‌بودن به معنای یکسان‌بودن همهٔ ویژگی‌های آن‌ها نیست. قرارداد شمارش الکترون‌های ظرفیت برای عنصرهای دستهٔ d دورهٔ چهارم را جداگانه بررسی می‌کنیم.

  • هنگام مقایسهٔ دو عنصر هم‌دوره، بررسی کنید آیا فقط بزرگ‌ترین شمارهٔ لایهٔ دارای الکترون آن‌ها برابر است یا آرایش بیرونی آن‌ها نیز شباهت دارد.
  • قرارگرفتن در یک گروه اصلی، ما را به بررسی شباهت آرایش الکترون‌های ظرفیت راهنمایی می‌کند؛ هم‌گروه‌بودن به معنای برابر بودن همهٔ ویژگی‌ها نیست.
  • وجود یک نوع زیرلایه در آرایش، به‌تنهایی جایگاه عنصر را مشخص نمی‌کند؛ شمارهٔ لایه و شمار الکترون‌های زیرلایه نیز باید خوانده شوند.

در مقایسهٔ سدیم و کلسیم، آرایش‌های بیرونی 3s1 و 4s2 را جداگانه بخوانید. عددهای ۳ و ۴، دورهٔ سوم و چهارم را مشخص می‌کنند. بالانویس‌های ۱ و ۲ نیز نشان می‌دهند سدیم در گروه ۱ و کلسیم در گروه ۲ قرار دارد. بنابراین مشترک‌بودن حرف s به معنای هم‌دوره یا هم‌گروه‌بودن نیست. برای هر نتیجه باید روشن کنیم از شمارهٔ لایه استفاده کرده‌ایم یا از آرایش الکترون‌های ظرفیت؛ یک شباهت در آرایش برای پیش‌بینی همهٔ ویژگی‌ها و واکنش‌ها کافی نیست.

جدول کلاس را با آرایش الکترونی بخوانیدآرایش الکترونی، جایگاه عنصر و شباهت‌های رفتاری را به هم پیوند می‌دهد.

  • جدول دیواری کلاس

    بزرگ‌ترین n اشغال‌شده، دورهٔ عنصر را نشان می‌دهد.

  • خواندن خانهٔ عنصر

    در گروه‌های اصلی، آرایش بیرونی به تعیین گروه کمک می‌کند.

  • مقایسهٔ عنصرها

    شباهت آرایش ظرفیت به توضیح شباهت رفتار شیمیایی کمک می‌کند.

ایستگاه ۰۷از ۱۰کتاب و امتحان

در امتحان، گروه و دوره را چگونه بیابیم؟

برای تعیین دوره، بزرگ‌ترین شمارهٔ لایهٔ دارای الکترون را پیدا کنید. برای تعیین گروه، آرایش بیرونی را بخوانید و قاعدهٔ مربوط به دستهٔ عنصر را به کار ببرید. در کتاب بررسی‌شده، ارزشیابی نوشتن آرایش الکترونی به ۳۶ عنصر نخست محدود است؛ محدودهٔ چاپ‌های دیگر را با همان نسخه تطبیق دهید. یادداشت منبع: مبنای این درس، «شیمی ۱، پایهٔ دهم»، چاپ یازدهم سال ۱۴۰۵ است. عنوان فصل اول در این چاپ «کیهان زادگاه عنصرها» است، نه «کیهان زادگاه الفبای هستی».

برای تعیین دوره، بزرگ‌ترین n دارای الکترون را پیدا کنید. آخرین زیرلایهٔ نوشته‌شده لزوماً معیار دوره نیست؛ جای یک زیرلایه در نوشته را نباید با شمارهٔ لایهٔ آن یکی گرفت. این تمایز، از نکات شیمی دهم است که هنگام بررسی پاسخ باید به آن توجه کنید. ابتدا شمارهٔ همهٔ لایه‌های اشغال‌شده را بخوانید و سپس بزرگ‌ترین شماره را انتخاب کنید.

برای تعیین گروه، ابتدا دستهٔ عنصر را مشخص کنید و قاعدهٔ مناسب همان دسته را به کار ببرید. در الگوی ns2 npx، نماد x شمار الکترون‌های زیرلایهٔ np است؛ بنابراین x را از بالانویس زیرلایهٔ p می‌خوانیم. قواعد گروه‌های اصلی را نمی‌توان بدون توجه به دستهٔ عنصر، به همهٔ آرایش‌ها تعمیم داد.

  • برای عنصرهای گروه‌های ۱ و ۲، آرایش بیرونی به‌ترتیب ns1 و ns2 است. این الگو را نباید برای قراردادن هلیم در گروه ۲ به کار برد.
  • برای عنصرهای دستهٔ p با آرایش بیرونی ns2 npx، شمارهٔ گروه با افزودن ۱۲ به x به دست می‌آید.

در آموزش شیمی کنکور نیز دوره، گروه و شمار الکترون‌های ظرفیت را جداگانه بررسی کنید. درست‌بودن دوره تضمین نمی‌کند که گروه را هم درست یافته‌اید. برای هر پاسخ، دلیل مشخصی داشته باشید: بزرگ‌ترین n برای دوره، قاعدهٔ دسته برای گروه و روش مناسب همان دسته برای شمارش الکترون‌های ظرفیت.

دوره، گروه و ظرفیت را جدا بررسی کنیدقواعد پاسخ‌گویی و محدودهٔ ارزشیابی بر اساس نسخهٔ بررسی‌شدهٔ کتاب ارائه شده‌اند.
  • دهم

فصل اول: کیهان زادگاه الفبای هستی، مطابق شیت؛ عنوان در نسخهٔ بررسی‌شدهٔ ۱۴۰۵: کیهان زادگاه عنصرها

بور، ساختار لایه‌ای و تبادل کوانتومی انرژی؛ صفحات ۲۴ تا ۲۷. ( )؛ زیرلایه‌ها، گنجایش‌ها و عددهای n و l؛ صفحات ۲۸ تا ۳۰. ( )

  • جمع الکترون‌ها، با احتساب الکترون‌های نماد داخل کروشه، باید برای اتم خنثی برابر Z باشد. ( )
  • دوره را از بزرگ‌ترین n اشغال‌شده تعیین کنید، نه از آخرین زیرلایهٔ نوشته‌شده. ( )
  • ترتیب نوشتن ۳d و ۴s را با ترتیب پرشدن آن‌ها یکی نگیرید. ( )
  • برای دستهٔ d دورهٔ چهارم، الکترون‌های ۳d و ۴s را با هم بشمارید؛ هلیم را نیز با گروه ۲ اشتباه نگیرید. ( )
پرسش نمونهبرای Br با آرایش [Ar] ۳d¹⁰ ۴s² ۴p⁵، دوره، گروه و شمار الکترون‌های ظرفیت را تعیین کنید.دیدن پاسخ

دورهٔ ۴؛ گروه ۱۷؛ ۷ الکترون ظرفیت، زیرا بزرگ‌ترین n برابر ۴ و مجموع ۴s و ۴p برابر ۲+۵=۷ است. ( )

ایستگاه ۰۸از ۱۰درست یا غلط

کدام برداشت‌ها پاسخ را خراب می‌کنند؟

حلقه در شکل آموزشی، مسیر واقعی حرکت الکترون نیست. گنجایش زیرلایه نیز با تعداد الکترون‌های موجود در آن فرق دارد؛ مثلاً 3p5 پنج الکترون دارد، در حالی که گنجایش زیرلایهٔ p شش الکترون است. همچنین ترتیب نوشتن زیرلایه‌ها لزوماً ترتیب پرشدن آن‌ها نیست. بسیاری از پاسخ‌های نادرست از اشتباه‌گرفتن همین مفهوم‌ها به وجود می‌آیند، حتی وقتی جمع اعداد درست است.

اجرای بی‌استثنای الگوی سادهٔ آفبا نادرست است. آرایش حالت پایهٔ کروم [Ar] 3d5 4s1 و مس [Ar] 3d10 4s1 است. باید آرایش واقعی این دو عنصر را بپذیریم؛ عبارت کلی «پایداری بیشتر» به‌تنهایی توضیح کاملی برای همهٔ استثناها نیست.

هلیم با آرایش 1s2 در گروه ۱۸ قرار دارد، نه گروه ۲. پس تعداد الکترون‌ها را بدون توجه به نوع عنصر، به شمارهٔ گروه تبدیل نکنید. همچنین برای دستهٔ d دورهٔ چهارم، شمارش الکترون‌های ظرفیت فقط از بزرگ‌ترین n انجام نمی‌شود. در نکات تستی شیمی کنکور، این محدودیت‌ها باید همراه هر قاعده به خاطر سپرده شوند.

باور رایج را با دلیل علمی بسنجیدهر کارت، یک برداشت نادرست را آشکار می‌کند و دلیل اصلاح آن را نشان می‌دهد.
  • باور رایجالکترون‌ها واقعاً مانند سیاره‌ها روی حلقه‌های دقیق دور هسته حرکت می‌کنند.درست است یا غلط؟ بزن تا ببینی

    واقعیت: حلقه‌ها نمایش ساده‌شده‌اند؛ مدل کوانتومی احتمال حضور الکترون را توصیف می‌کند. ( )

    چرا این اشتباه پیش می‌آید؟ نباید نمایش آموزشی مدل بور را با توصیف امروزی الکترون یکسان گرفت.

  • باور رایجتا یک لایه کاملاً پر نشود، الکترون وارد لایهٔ بعدی نمی‌شود.درست است یا غلط؟ بزن تا ببینی

    واقعیت: در کلسیم، زیرلایهٔ ۴s اشغال شده است، درحالی‌که ۳d هنوز خالی است. ( )

    چرا این اشتباه پیش می‌آید؟ ترتیب اشغال به انرژی زیرلایه‌ها وابسته است، نه فقط شمارهٔ لایه.

  • باور رایجظرفیت لایه‌ها همیشه ۲، ۸، ۸ است.درست است یا غلط؟ بزن تا ببینی

    واقعیت: لایهٔ سوم با زیرلایه‌های ۳s، ۳p و ۳d حداکثر ۱۸ الکترون می‌پذیرد. ( )

    چرا این اشتباه پیش می‌آید؟ شمار الکترون‌های موجود در یک اتم مشخص با ظرفیت بیشینهٔ یک لایه فرق دارد.

  • باور رایجعدد بالای ۳p⁵ یک توان ریاضی است.درست است یا غلط؟ بزن تا ببینی

    واقعیت: عدد بالانویس در آرایش الکترونی، شمار الکترون‌های زیرلایه را نشان می‌دهد. ( )

    چرا این اشتباه پیش می‌آید؟ این نمادگذاری را نباید مانند عبارت جبری محاسبه کرد.

  • باور رایجقاعدهٔ آفبا بدون استثنا آرایش همهٔ اتم‌ها را پیش‌بینی می‌کند.درست است یا غلط؟ بزن تا ببینی

    واقعیت: کروم و مس در حالت پایه به‌ترتیب [Ar] ۳d⁵ ۴s¹ و [Ar] ۳d¹⁰ ۴s¹ دارند. ( )

    چرا این اشتباه پیش می‌آید؟ آرایش واقعی باید با داده‌های تجربی سازگار باشد، نه فقط با الگوی سادهٔ پرشدن.

  • باور رایجبرای هر عنصر، فقط الکترون‌های بزرگ‌ترین n الکترون ظرفیت‌اند.درست است یا غلط؟ بزن تا ببینی

    واقعیت: این روش برای گروه‌های اصلی مناسب است؛ کتاب در دستهٔ d دورهٔ چهارم، الکترون‌های ۳d را نیز می‌شمارد. ( )

    چرا این اشتباه پیش می‌آید؟ قاعدهٔ شمارش الکترون ظرفیت را باید متناسب با دستهٔ عنصر به کار برد.

ایستگاه ۰۹از ۱۰نوبت شما

می‌توانید یک آرایش را درست بخوانید؟

یک تمرین تألیفی: در نماد 3p5، چند الکترون وجود دارد و گنجایش زیرلایه چقدر است؟ آیا می‌توان فقط از این نماد، دورهٔ اتم را تعیین کرد؟ پاسخ: بالانویس ۵ نشان می‌دهد این زیرلایه پنج الکترون دارد، اما گنجایش زیرلایهٔ p شش الکترون است. عدد ۳ فقط شمارهٔ لایهٔ همین زیرلایه را مشخص می‌کند؛ برای تعیین دوره باید بزرگ‌ترین شمارهٔ لایهٔ دارای الکترون را در کل آرایش بیابیم. این تمرین، سؤال واقعی امتحان یا کنکور نیست؛ دلیل هر پاسخ را نیز توضیح دهید.

پس از هر انتخاب، بازخورد و دلیل علمی پاسخ را بخوانید. اگر اشتباه کرده‌اید، مشخص کنید خطا در گنجایش، خواندن نماد، شمارش الکترون‌ها یا انتخاب قاعدهٔ گروه بوده است. سپس به همان مفهوم برگردید، نه اینکه فقط گزینهٔ درست را حفظ کنید. امتیاز و جام پایان چالش، نتیجهٔ پاسخ‌ها را نشان می‌دهند؛ توضیح دلیل هر پاسخ، میزان فهم شما را روشن‌تر می‌کند.

از گنجایش زیرلایه تا جایگاه عنصر پیش برویدپس از هر پاسخ، دلیل را بخوانید و در پایان نتیجهٔ چالش را ببینید.
چالش ۴ پرسشیهر پرسش یک شانس دارد؛ گزینه را بزن و نتیجه را همان‌جا ببین.
  1. ۱آسانحداکثر گنجایش یک زیرلایهٔ p چند الکترون است؟

    آفرین، درست است! زیرلایهٔ p حداکثر ۶ الکترون می‌پذیرد. ( )

    این بار نه. پاسخ درست گزینه‌ی ۳ است: «۶». زیرلایهٔ p حداکثر ۶ الکترون می‌پذیرد. ( )

    دیدن پاسخ

    ۶ زیرلایهٔ p حداکثر ۶ الکترون می‌پذیرد. ( )

  2. ۲متوسطآرایش الکترونی فشردهٔ حالت پایهٔ اتم خنثی سدیم با Z=۱۱ کدام است؟

    آفرین، درست است! پس از ۱۰ الکترونِ آرایش نئون، الکترون یازدهم سدیم در ۳s قرار می‌گیرد. ( )

    این بار نه. پاسخ درست گزینه‌ی ۴ است: «[Ne] ۳s¹». پس از ۱۰ الکترونِ آرایش نئون، الکترون یازدهم سدیم در ۳s قرار می‌گیرد. ( )

    دیدن پاسخ

    [Ne] ۳s¹ پس از ۱۰ الکترونِ آرایش نئون، الکترون یازدهم سدیم در ۳s قرار می‌گیرد. ( )

  3. ۳متوسطاتمی با آرایش حالت پایهٔ [Ar] ۳d¹⁰ ۴s² ۴p⁵ در کدام دوره و گروه قرار دارد؟

    آفرین، درست است! بزرگ‌ترین n برابر ۴ و شمار الکترون‌های ظرفیت ۷ است، پس گروه برابر ۱۰+۷=۱۷ می‌شود. ( )

    این بار نه. پاسخ درست گزینه‌ی ۳ است: «دورهٔ ۴، گروه ۱۷». بزرگ‌ترین n برابر ۴ و شمار الکترون‌های ظرفیت ۷ است، پس گروه برابر ۱۰+۷=۱۷ می‌شود. ( )

    دیدن پاسخ

    دورهٔ ۴، گروه ۱۷ بزرگ‌ترین n برابر ۴ و شمار الکترون‌های ظرفیت ۷ است، پس گروه برابر ۱۰+۷=۱۷ می‌شود. ( )

  4. ۴دشواراتم کبالت آرایش حالت پایهٔ [Ar] ۳d⁷ ۴s² دارد؛ دوره و گروه آن به‌ترتیب کدام‌اند؟

    آفرین، درست است! بزرگ‌ترین n برابر ۴ است و در دستهٔ d دورهٔ چهارم، شمارهٔ گروه از ۷+۲=۹ به دست می‌آید. ( )

    این بار نه. پاسخ درست گزینه‌ی ۱ است: «۴ و ۹». بزرگ‌ترین n برابر ۴ است و در دستهٔ d دورهٔ چهارم، شمارهٔ گروه از ۷+۲=۹ به دست می‌آید. ( )

    دیدن پاسخ

    ۴ و ۹ بزرگ‌ترین n برابر ۴ است و در دستهٔ d دورهٔ چهارم، شمارهٔ گروه از ۷+۲=۹ به دست می‌آید. ( )

امتیاز تو از ۴

به همه‌ی پرسش‌ها جواب بده تا نتیجه را ببینی.

تمام شد! توضیح پرسش‌های نادرست را بخوان و دوباره امتحان کن.

همه درست! این درس را خوب فهمیده‌ای.

ایستگاه ۱۰از ۱۰برای به‌خاطرسپردن

پیش از تمام‌کردن درس، چه را بررسی کنیم؟

پیش از پایان کار، مجموع الکترون‌های آرایش اتم خنثی را با عدد اتمی مقایسه کنید. بررسی کنید که شمار الکترون‌های هیچ زیرلایه‌ای از گنجایش آن بیشتر نباشد. برای تعیین دوره، بزرگ‌ترین شمارهٔ لایهٔ دارای الکترون را بخوانید؛ برای گروه، قاعدهٔ مربوط به دستهٔ عنصر را به کار ببرید. به خاطر بسپارید: گنجایش زیرلایه، تعداد الکترون‌های موجود و ترتیب انرژی زیرلایه‌ها سه مفهوم جدا هستند.

یک آرایش از همین درس انتخاب کنید و هر نمادش را با جمله بخوانید. مشخص کنید عدد پیش از حرف، نوع زیرلایه و بالانویس چه اطلاعاتی می‌دهند. سپس مجموع الکترون‌ها را بررسی کنید؛ اگر آرایش فشرده است، الکترون‌های نماد داخل کروشه را نیز حساب کنید. برای اتم خنثی، حاصل باید با Z برابر باشد.

در پایان، بزرگ‌ترین n اشغال‌شده را برای دوره پیدا کنید و برای گروه، قاعدهٔ مناسب دستهٔ عنصر را به کار ببرید. خواندن آرایش و پیداکردن جایگاه عنصر، دو کاربرد مرتبط یک مفهوم‌اند. آرایش توزیع الکترون‌ها را نشان می‌دهد و جدول تناوبی کمک می‌کند ارتباط این توزیع را با جایگاه عنصر ببینیم.

برای یادآوری

آنچه باید به خاطر بسپاری

هر نکته‌ای را که بدون نگاه کردن می‌توانی توضیح بدهی تیک بزن؛ با آخرین تیک، چراغ کامل روشن می‌شود.

عالی! همه‌ی نکته‌ها یادت مانده است.

پرسش و پاسخ

پرسش‌هایی که دانش‌آموزها می‌پرسند

تفاوت آرایش الکترونی با توزیع لایه‌ای چیست؟

آرایش الکترونی مشخص می‌کند در هر زیرلایه چند الکترون قرار دارد. توزیع لایه‌ای، مجموع الکترون‌های زیرلایه‌های هر لایه را نشان می‌دهد و جزئیات زیرلایه‌ها را جداگانه بیان نمی‌کند.

عدد، حرف و بالانویس در 3p5 چه معنایی دارند؟

عدد ۳ شمارهٔ لایه و حرف p نوع زیرلایه را نشان می‌دهد. بالانویس ۵ یعنی پنج الکترون در این زیرلایه قرار دارند؛ این عدد توان ریاضی نیست.

چرا در کلسیم، 4s پیش از 3d اشغال می‌شود؟

در ترتیب معمول پرشدن، زیرلایهٔ 4s پیش از 3d قرار دارد و ابتدا اشغال می‌شود. ترتیب اشغال به انرژی زیرلایه‌ها وابسته است، نه فقط شمارهٔ لایه؛ بنابراین لایهٔ سوم کلسیم پیش از آغاز اشغال لایهٔ چهارم کامل نمی‌شود.

آرایش فشرده چه تفاوتی با آرایش گسترده دارد؟

در آرایش فشرده، بخش آغازین آرایش با نماد گاز نجیبِ پیش از عنصر در کروشه جایگزین می‌شود. آرایش فشرده و آرایش گسترده، توزیع یکسانی از الکترون‌ها را نشان می‌دهند. هنگام شمارش کل الکترون‌ها، باید الکترون‌های بخش داخل کروشه را نیز حساب کنیم.

چرا کروم و مس از الگوی سادهٔ آفبا پیروی نمی‌کنند؟

الگوی سادهٔ آفبا برای پیش‌بینی آرایش حالت پایهٔ همهٔ اتم‌ها کافی نیست؛ توضیح علت این استثناها در محدودهٔ این درس نیست. در اینجا باید آرایش درست را بشناسیم: کروم [Ar] 3d5 4s1 و مس [Ar] 3d10 4s1 است. نماد [Ar] نمایندهٔ آرایش آرگون است. این آرایش‌ها، استثناهای الگوی سادهٔ آفبا هستند.

آیا برای تعیین دوره، گروه و الکترون‌های ظرفیت فقط بزرگ‌ترین n کافی است؟

بزرگ‌ترین n اشغال‌شده، دوره را در محدودهٔ این درس مشخص می‌کند، اما برای تعیین گروه باید قاعدهٔ دستهٔ عنصر را به کار برد. در گروه‌های اصلی، الکترون‌های ظرفیت در بیرونی‌ترین لایه شمرده می‌شوند. برای دستهٔ d دورهٔ چهارم، کتاب الکترون‌های هر دو زیرلایهٔ 3d و 4s را در شمار الکترون‌های ظرفیت در نظر می‌گیرد.

منابع

  1. شیمی ۱، پایه دهم، کد ۱۱۰۲۱۰، چاپ یازدهم ۱۴۰۵؛ متن رسمی کتاب در نسخهٔ آینه‌ای — سازمان پژوهش و برنامه‌ریزی آموزشی، وزارت آموزش و پرورش؛ میزبان فایل: دانشچی
  2. Gold Book: configuration (electronic), C01248 — IUPAC
  3. Chemistry 2e, 6.2: The Bohr Model — OpenStax، Rice University
  4. Chemistry 2e, 6.3: Development of Quantum Theory — OpenStax، Rice University
  5. Chemistry 2e, 6.4: Electronic Structure of Atoms — OpenStax، Rice University
  6. College Physics 2e, 30.9: The Pauli Exclusion Principle — OpenStax، Rice University
  7. March 6, 1913: Bohr describes his model of atom to Rutherford — American Physical Society
  8. This Month in Physics History: Schrödinger and wave mechanics — American Physical Society
  9. October 1897: The Discovery of the Electron — American Physical Society
  10. Handbook of Basic Atomic Spectroscopic Data: Sodium — NIST
  11. Handbook of Basic Atomic Spectroscopic Data: Calcium — NIST
  12. Handbook of Basic Atomic Spectroscopic Data: Bromine — NIST
  13. Handbook of Basic Atomic Spectroscopic Data: Chromium — NIST
  14. Handbook of Basic Atomic Spectroscopic Data: Copper — NIST
  15. Quantum Numbers: Electron Configurations and the Periodic Table — Purdue University، Department of Chemistry

دیدگاه‌ها

هنوز دیدگاهی ثبت نشده است؛ اولین نفری باشید که نظر می‌دهد.