أربعة أنواع من المدارات وأشكالها

تتكون الذرات من نواة ثقيلة محاطة بالإلكترونات الخفيفة. يخضع سلوك الإلكترونات لقواعد ميكانيكا الكم. تسمح هذه القواعد للإلكترونات باحتلال مناطق معينة تسمى المدارات. تكون تفاعلات الذرات حصريًا تقريبًا من خلال إلكتروناتها الخارجية ، لذلك يصبح شكل تلك المدارات مهمًا للغاية. على سبيل المثال ، عندما يتم إحضار الذرات بجانب بعضها البعض ، إذا تداخلت مداراتها الخارجية فيمكنها تكوين رابطة كيميائية قوية ؛ لذا فإن بعض المعرفة بشكل المدارات مهمة لفهم التفاعلات الذرية.

وجد الفيزيائيون أنه من الملائم استخدام الاختزال لوصف خصائص الإلكترونات في الذرة. الاختصار من حيث الأعداد الكمية ؛ يمكن أن تكون هذه الأعداد أعدادًا صحيحة وليست كسورًا. رقم الكم الرئيسي ، n ، مرتبط بطاقة الإلكترون. ثم هناك عدد الكم المداري ، l ، والعدد الكمي للزخم الزاوي ، m. هناك أرقام كمومية أخرى ، لكنها لا ترتبط بشكل مباشر بشكل المدارات. المدارات ليست مدارات ، بمعنى أنها مسارات حول النواة ؛ بدلاً من ذلك ، فإنها تمثل المواضع التي من المرجح أن يوجد فيها الإلكترون.

لكل قيمة n ، يوجد مدار واحد حيث كل من l و m يساوي صفرًا. هذه المدارات هي مجالات. فكلما زادت قيمة n ، زاد حجم الكرة - أي كلما زاد احتمال العثور على الإلكترون بعيدًا عن النواة. المجالات ليست متساوية الكثافة في جميع أنحاء ؛ هم أشبه بالأصداف المتداخلة. لأسباب تاريخية ، يسمى هذا المدار s. بسبب قواعد ميكانيكا الكم ، يجب أن تحتوي الإلكترونات الأقل طاقة ، مع n = 1 ، على كل من l و m يساوي الصفر ، لذا فإن المدار الوحيد الموجود لـ n = 1 هو مدار s. المدار s موجود أيضًا لكل قيمة أخرى لـ n.

عندما يكون n أكبر من واحد ، تفتح المزيد من الاحتمالات. يمكن أن يكون لـ L ، رقم الكم المداري ، أي قيمة تصل إلى n-1. عندما يساوي l واحدًا ، يُطلق على المدار اسم p المداري. المدارات P تبدو نوعًا ما مثل الدمبل. لكل l ، m ينتقل من موجب إلى سالب l بخطوة واحدة. لذلك ، بالنسبة إلى n = 2 ، l = 1 ، m يمكن أن يساوي 1 ، 0 ، أو -1. هذا يعني أن هناك ثلاث نسخ من المدار p: واحدة مع الدمبل لأعلى ولأسفل ، وأخرى مع الدمبل من اليسار إلى اليمين ، والأخرى مع الدمبل بزاوية قائمة لكل من الآخرين. توجد مدارات P لجميع الأعداد الكمومية الرئيسية الأكبر من واحد ، على الرغم من أن لها بنية إضافية حيث يرتفع n.

عندما n = 3 ، إذن l يمكن أن يساوي 2 ، وعندما l = 2 ، m يمكن أن يساوي 2 ، 1 ، 0 ، -1 ، و -2. تسمى المدارات l = 2 المدارات d ، وهناك خمسة مدارات مختلفة تتوافق مع القيم المختلفة لـ m. المدار n = 3 ، l = 2 ، m = 0 يشبه الدمبل أيضًا ، ولكن مع كعكة دائرية حول المنتصف. تبدو المدارات الأربعة الأخرى d مثل أربع بيضات مكدسة في النهاية في نمط مربع. الإصدارات المختلفة تحتوي فقط على البيض الذي يشير في اتجاهات مختلفة.

تسمى المدارات n = 4 ، l = 3 المدارات f ، ويصعب وصفها. لديهم ميزات معقدة متعددة. على سبيل المثال ، n = 4 ، l = 3 ، m = 0 ؛ م = 1 ؛ و m = -1 المدارات تتشكل مثل الدمبل مرة أخرى ، ولكن الآن مع اثنين من الكعك بين طرفي الحديد. تبدو قيم m الأخرى وكأنها حزمة من ثمانية بالونات ، مع ربط كل عقدها معًا في المنتصف.

إن الرياضيات التي تحكم مدارات الإلكترون معقدة جدًا ، ولكن هناك العديد من الموارد عبر الإنترنت التي توفر عمليات إدراك رسومية للمدارات المختلفة. هذه الأدوات مفيدة جدًا في تصور سلوك الإلكترونات حول الذرات.