23 5-2 مبدأ البناء التصاعدي (Aufbau)
- يحتوي كل مستوى طاقة رئيسي على مستويات طاقة فرعية تختلف عن بعضها اختلافًا طفيفًا في الطاقة، لذا يكون الترتيب الحقيقي للطاقة في الذرة حسب ترتيب مستويات الطاقة الفرعية.
- وينص مبدأ البناء التصاعدي على أنه: لا بد أن تملأ الإلكترونات المستويات الفرعية ذات الطاقة المنخفضة أولًا ثم المستويات الفرعية ذات الطاقة الأعلى.
ترتيب المستويات الفرعية تصاعديًا في الطاقة:
1s < 2s < 2p < 3s < 3p < 4s < 3d < 4p < 5s < 4d < 5p < 6s < 4f < 5d < 6p < 7s < 5f < 6d < 7p
- قاعدة مفيدة: نقارن قيمة (n + ℓ) ؛
- المستوى ذو القيمة الأقل طاقته أقل.
- وعند تساوي قيمة (n + ℓ) لمستويين فرعيين يكون المستوى الأقل في قيمة n هو الأقل طاقة.
- 4s : 4 + 0 = 4 ؛ 3d : 3 + 2 = 5 ← يمتلئ 4s قبل 3d.
- 3p : 3 + 1 = 4 و 4s : 4 + 0 = 4 متساويان؛ الأقل في n هو 3p فيكون 3p أقل طاقة من 4s.
- 4p (5) و 5s (5) متساويان؛ الأقل في n هو 4p ← 4p < 5s.
- (وفي طريقة الأسهم المائلة نكتب المستويات في صفوف 1s ؛
- 2s 2p ؛
- 3s 3p 3d ؛
- 4s 4p 4d 4f ؛
- … ثم نتبع أسهمًا قطرية من أعلى اليمين إلى أسفل اليسار.)
السعة القصوى: s² ، p⁶ ، d¹⁰ ، f¹⁴.
✍️ أمثلة محلولة
مثال محلول (5-1): أمثلة الكتاب.
- ₁₁Na : 1s² 2s² 2p⁶ 3s¹
- ₂₀Ca : 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s²
- ₃₀Zn : 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰
مثال محلول (5-2): ذرات جديدة.
- ₁₇Cl : \[\begin{gathered}1s^{2} 2s^{2} 2p^{6} 3s^{2} 3p^{5} (2 + 2 + 6 + 2 + 5 = 17)\end{gathered}\].
- ₂₆Fe : 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d⁶ (المجموع 26).
- ₃₅Br : 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰ 4p⁵ (المجموع 35).
- ₁₀Ne : 1s² 2s² 2p⁶ ؛ ₁₈Ar : … 3s² 3p⁶.
- مثال محلول (5-3): عدد المستويات المشغولة وإلكترونات التكافؤ. الفوسفور ₁₅P : 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p³.
- ثلاثة مستويات رئيسية مشغولة؛
- ومستوى التكافؤ (n = 3) فيه 5 إلكترونات.
حالتان خاصتان.
- استقرار المستوى الفرعي d نصف الممتلئ (d⁵) أو تام الامتلاء (d¹⁰) يجعل تركيب الكروم ₂₄Cr : [Ar] 4s¹ 3d⁵ والنحاس ₂₉Cu : [Ar] 4s¹ 3d¹⁰ (يعطي المستوى 4s إلكترونًا واحدًا لإكمال 3d⁵ أو 3d¹⁰)، وسنرى ذلك في بيانات الجدول الدوري في الباب التالي.