تدرج خواص العناصر
تدرج خواص العناصر
Periodic Trends
الأهداف
- تقارن بين أنماط التغير في خواص العناصر حسب موقعها في الدورات والمجموعات.
- تربط بين التدرج في أنصاف أقطار الذرات أو المجموعات أو الدورات مع التوزيع الإلكتروني لها، وطاقة تأينها وسالبيتها الكهربائية.
مراجعة المفردات
مستوى الطاقة الأساسي: هو مستوى الطاقة الرئيس للذرة.
المفردات الجديدة
- الأيون
- طاقة التأين
- الكهروسالبية
- القاعدة الثمانية
الفكرة الرئيسية
يعتمد تدرج خواص العناصر في الجدول الدوري على حجوم الذرات، وقابليتها لفقدان الإلكترونات أو اكتسابها.
الربط مع الحياة
يساعد التقويم على تتبع النشاطات في حياتنا، حيث يتكرر نمط الأسبوع من السبت إلى الجمعة. فإذا ذهبت بعيدًا يوم السبت لشراء بعض المستلزمات، ثم لم يحدث في هذا اليوم من ذلك الأسبوع، وكذلك يتيح لنا ترتيب العناصر في الجدول الدوري تعرف خواص العديد من هذه العناصر.
نصف قطر الذرة
Atomic Radius
يتغير الكثير من خواص العناصر بشكل متوقع، ويعرف ذلك التغير بالنمط، وهذا ما يحدث عند الانتقال عبر الدورة أو المجموعة. إن حجم الذرة من الخواص الدورية التي تتأثر بالتوزيع الإلكتروني.
ويعرف الحجم الذري بمقدار اقتراب ذرة من ذرة أخرى مجاورة لها. ولأن طبيعة الذرة المجاورة مختلفة من مادة إلى أخرى، لذا فإن حجم الذرة يتغير من مادة إلى مادة أخرى.
يعرف نصف قطر الذرة الفلزية، ومنها الصوديوم، بنصف المسافة بين نواتين متجاورتين في التركيب البلوري للعنصر، كما في الشكل 2-10a.
أما بالنسبة للعناصر التي توجد على شكل جزيئات، ومنها اللافلزات، فيعرف نصف قطر الذرة بنصف المسافة بين نوى الذرات المتطابقة والمتحدة كيميائيًا بروابط فيما بينها. ويوضح الشكل 2-10b نصف قطر جزيء ثنائي الذرة مثل الهيدروجين H2.
الشكل 2-10
الصورة التابعة: صفحة63_الشكل_2_10_أنصاف_أقطار_الذرات_حسب_نوع_الرابطة.png
تعتمد أنصاف أقطار الذرات على نوع الروابط التي تكونها الذرات.
a. نصف قطر ذرة الصوديوم في التركيب البلوري يساوي نصف المسافة بين نواتي ذرتين متجاورتين في التركيب البلوري.
الموضح في الشكل: المسافة بين رابطتين للصوديوم = 372 pm، ونصف القطر = 186 pm.
b. يتحدد نصف القطر لذرات اللافلزات بنصف المسافة بين نوى ذرتين متطابقتين ومتحدتين كيميائيًا.
الموضح في الشكل: المسافة بين نواتي ذرتي الهيدروجين = 74 pm، ونصف القطر = 37 pm.
1 pm = 10^-12 m
الشكل 2-11
الصورة التابعة: صفحة64_الشكل_2_11_تدرج_أنصاف_أقطار_العناصر_الممثلة.png
تتغير أنصاف أقطار العناصر الممثلة، والمحسوبة بالبيكومتر pm، عبر الانتقال من اليسار إلى اليمين عبر الدورة، ومن أعلى إلى أسفل المجموعة.
استنتج
لماذا يزداد نصف القطر كلما انتقلنا من أعلى إلى أسفل في المجموعة الواحدة؟
تدرج نصف القطر الذري عبر الدورات
يتناقص في الغالب نصف القطر عند الانتقال من يسار الدورة إلى يمينها. وسبب هذا التغير، كما في الشكل 2-11، هو زيادة الشحنة الموجبة في النواة مع بقاء مستويات الطاقة الرئيسية في الدورة ثابتة.
حيث يزداد، بالانتقال من اليسار إلى اليمين في الدورة، عدد البروتونات، شحنة موجبة، في نواة الذرة للعنصر، وتبقى، مع ذرة العنصر الذي أمامه، مستويات الطاقة الرئيس وعدد الإلكترونات المضافة الداخلية ثابتًا، ويزداد عدد إلكترونات التكافؤ واحدًا أيضًا.
وحيث لا يزداد حجب إلكترونات التكافؤ عند الزيادة في شحنة النواة، فإن شحنة النواة تجذب إلكترونات مستوى الطاقة الخارجي لتصبح أقرب إلى النواة.
ماذا قرأت؟
ناقش كيف يفسر نقصان نصف القطر عبر الدورة في الجدول الدوري، مع بقاء مستوى الطاقة الرئيس دون تغير؟
تدرج نصف القطر الذري عبر المجموعات
يزداد في الغالب نصف قطر الذرة عند الانتقال إلى أسفل المجموعة؛ فعند الانتقال من أعلى إلى أسفل في المجموعة، فإن الحجم يزداد. وسبب الزيادة في الشحنة الموجبة في النواة زيادة في عدد إلكترونات مستويات الطاقة الداخلية، أي أن شحنة النواة المؤثرة في إلكترونات مستوى الطاقة الأخير تبقى ثابتة تقريبًا لعناصر المجموعة الواحدة.
وفي المقابل يزداد عدد مستويات الطاقة الرئيسية، قيمة عدد الكم الرئيس n، مما يجعل الإلكترونات في مستوى الطاقة الخارجي أبعد عن النواة. وتقلل ازدياد هذه المسافة من تأثير جذب الناتج عن زيادة شحنة النواة. لذا تقوم مستويات الطاقة الداخلية، وبها الإلكترونات الخارجية، بحجب هذه الإلكترونات عن النواة.
الشكل 2-12
الصورة التابعة: صفحة64_الشكل_2_12_اتجاه_تناقص_نصف_قطر_الذرة.png
ينقص نصف القطر عند الانتقال من اليسار إلى اليمين عبر الدورة، ويزداد كلما انتقلنا إلى أسفل المجموعة.
المطويات
أدخل معلومات من هذا القسم في مطويتك.
مثال 2-2
فسر التدرج في نصف قطر الذرة
أي الذرات الآتية لها أكبر نصف قطر: الكربون C، أو الفلور F، أو البريليوم Be، أو الليثيوم Li؟
أجب عن السؤال دون الرجوع إلى الشكل 2-11، وفسر إجابتك حسب اتجاه التغير في أنصاف الأقطار.
1. تحليل المسألة
إذا كان لديك 4 عناصر، فحدد أولًا رقم كل من المجموعة والدورة التي يشغلها كل عنصر، ثم استخدم نمط التغير العام لنصف القطر لتحديد أي العناصر نصف قطر ذرته أكبر.
2. حساب المطلوب
بالرجوع إلى الجدول الدوري تجد أن العناصر جميعها موجودة في الدورة الثانية.
ويترتب العناصر من اليسار إلى اليمين عبر الدورة، ويظهر التسلسل الآتي:
Li ، Be ، C ، F
طبق اتجاه تناقص نصف القطر عبر الدورة.
إن أول عنصر في الدورة الثانية هو الليثيوم Li؛ لذا فإن ذراته أكبر نصف قطر.
3. تقويم الإجابة
تم تطبيق اتجاه نمط التغير في مقدار نصف القطر عبر الدورة بشكل صحيح. وبالرجوع إلى قيم أنصاف الأقطار في الشكل 2-11 تتحقق من الإجابة.
مسائل تدريبية
استعن بمعرفتك بأنماط التغير في نصف قطر الذرة عبر الدورة والمجموعة، للإجابة عن الأسئلة الآتية، دون استخدام قيم نصف قطر الذرة في الشكل 2-11.
- أي العناصر له أكبر نصف قطر: الماغنسيوم Mg، أو السليكون Si، أو الكبريت S، أو الصوديوم Na، وأيها له أصغر نصف قطر؟
- يبين الشكل المجاور عناصر الهيليوم، والكربون، والرادون. أيها يمثل عنصر الكربون؟ وكيف يمكن تحديد ذلك؟
- هل يمكنك تحديد أي العنصرين المجاورين له أكبر نصف قطر إذا علمت فقط أن العدد الذري لأحدهما أكبر 20 مرة من العدد الذري للآخر؟ فسر إجابتك.
- تحفيز: حدد أي العنصرين في كل زوج مما يأتي له نصف قطر أكبر:
a. عنصر في الدورة 2 والمجموعة 1، أو عنصر في الدورة 5 والمجموعة 18.
b. عنصر في الدورة 5 والمجموعة 2، أو عنصر في الدورة 3 والمجموعة 16.
c. عنصر في الدورة 3 والمجموعة 14، أو عنصر في الدورة 6 والمجموعة 15.
d. عنصر في الدورة 4 والمجموعة 18، أو عنصر في الدورة 2 والمجموعة 16.
الصورة التابعة للمسألة 17: صفحة65_رسم_مقارنة_أنصاف_الأقطار_A_B_C.png
الشكل 2-13
الصورة التابعة: صفحة66_الشكل_2_13_مقارنة_أحجام_الأيونات_والذرات_المتعادلة.png
a. الأيونات الموجبة أصغر حجمًا من ذراتها المتعادلة.
مثال: ذرة الصوديوم Na نصف قطرها 186 pm، وأيون الصوديوم Na+ نصف قطره 102 pm.
b. الأيونات السالبة أكبر حجمًا من ذراتها المتعادلة.
مثال: ذرة الكلور نصف قطرها 100 pm، وأيون الكلور Cl- نصف قطره 181 pm.
نصف قطر الأيون
Ionic Radius
تستطيع الذرات فقد أو اكتساب إلكترون أو أكثر لتكوين الأيونات. ولأن الإلكترونات سالبة الشحنة فإن الذرات تصبح مشحونة عندما تكتسب الإلكترونات أو تفقدها. لذا فالأيون ذرة أو مجموعة ذرية لها شحنة موجبة أو سالبة.
عندما تفقد الذرة الإلكترونات وتكون أيونًا موجبًا يصغر حجمها. ويعزى ذلك إلى عاملين؛ أوضحهما أن الإلكترون الذي تفقده الذرة غالبًا يكون إلكترون تكافؤ، وفتحته تنتج عن فقدانه في المدار الخارجي، مما يسبب نقصان نصف القطر.
ثانيًا: يقل التنافر بين ما بقي من الإلكترونات، بالإضافة إلى زيادة التجاذب بينها وبين النواة ذات الشحنة الموجبة، مما يسمح للإلكترونات بالاقتراب أكثر من النواة.
وعندما تكتسب الذرات الإلكترونات وتكون أيونات سالبة يزداد حجمها؛ لأن إضافة إلكترون إلى الذرة يولد تنافرًا أكبر مع الإلكترونات في المستوى الخارجي، ويدفعها بقوة نحو الخارج. وينتج عن زيادة المسافة بين الإلكترونات الخارجية زيادة في مقدار نصف القطر؛ مما لا يسمح للإلكترونات بالاقتراب أكثر من النواة.
ويوضح الشكل 2-13a كيف يقل نصف قطر ذرة الصوديوم عندما تكون أيونًا موجبًا، كما يوضح الشكل 2-13b كيف يزيد نصف قطر ذرة الكلور عندما تكون أيونًا سالبًا.
الشكل 2-14
الصورة التابعة: صفحة66_الشكل_2_14_أنصاف_أقطار_أيونات_العناصر_الممثلة.png
يوضح نصف القطر الأيوني للعناصر الممثلة مقيسًا بوحدة pm، حيث:
1 pm = 10^-12 m
فسر
لماذا يزيد نصف قطر الأيون الموجب والأيون السالب عند الانتقال إلى أسفل المجموعة في معظم المجموعات؟
المطويات
أدخل معلومات من هذا القسم في مطويتك.
تدرج نصف قطر الأيون عبر الدورات
يوضح الشكل 2-14 أنصاف أقطار أيونات معظم العناصر الممثلة. لاحظ أن العناصر التي في الجهة اليسرى من الجدول تكون أيونات موجبة أصغر حجمًا، في حين تكون العناصر التي في الجهة اليمنى من الجدول أيونات سالبة أكبر حجمًا.
وفي الجانب الأيسر، كما في المجموعتين 1 و2، يصغر حجم الأيون الموجب عند الانتقال عبر الدورة من اليسار إلى اليمين. وكذلك تتناقص أحجام الأيونات الموجبة عند بداية المجموعة 15 أو 16 أو 17 أو حتى عبر الأيونات السالبة أيضًا.
تدرج نصف قطر الأيون عبر المجموعات
عندما تنتقل في المجموعة من أعلى إلى أسفل فإن الإلكترونات الخارجية في الأيون تكون في مستويات طاقة أعلى؛ مما ينتج عنه زيادة في حجم الأيون. لذا يزداد نصف قطر كل من الأيونات الموجبة والسالبة عند الانتقال إلى أسفل خلال المجموعة.
ويلخص الشكل 2-15 اتجاه التغير في نصف قطر الأيون عبر المجموعات والدورات.
الشكل 2-15
الصورة التابعة: صفحة67_الشكل_2_15_اتجاه_تدرج_نصف_قطر_الأيون.png
يلخص الشكل التغير العام في نصف قطر الأيون.
طاقة التأين
Ionization Energy
يتطلب تكوين أيون موجب انتزاع إلكترون من ذرة متعادلة، ويحتاج هذا العمل إلى طاقة للتغلب على قوة التجاذب بين شحنة النواة الموجبة والشحنة السالبة للإلكترون.
وتعرف طاقة التأين بالطاقة اللازمة لانتزاع إلكترون من ذرة العنصر في الحالة الغازية. فمثلًا تحتاج إلى:
8.64 × 10^-19 J
لانتزاع إلكترون من ذرة الليثيوم في الحالة الغازية. وتسمى الطاقة اللازمة لانتزاع أول إلكترون من الذرة المتعادلة طاقة التأين الأولى. لذا فطاقة التأين الأولى لليثيوم هي:
8.64 × 10^-19 J
أي ينتج عن فقدان الإلكترون تكوين أيون Li+. ويبين الشكل 2-16 طاقة التأين الأولى لعناصر الدورات 1 إلى 5.
ماذا قرأت؟
لماذا طاقة تأين ذرة الهيليوم مهمة؟
فكر في طاقة التأين على أنها إشارة إلى مدى قوة تمسك نواة الذرة بإلكترونات تكافؤها؛ لذا تشير طاقة التأين الكبيرة إلى أن القوة التي تمسك النواة بهذه الإلكترونات كبيرة أيضًا. لذلك تميل الذرات التي لها قيم طاقة تأين كبيرة إلى تكوين الأيونات السالبة.
فعلى سبيل المثال، لطاقة تأين الليثيوم المنخفضة أهمية في صنع بطاريات الحاسوب؛ فسهولة خسارة الإلكترونات يساعد البطارية على إنتاج قدرة كهربائية أكبر.
الشكل 2-16
الصورة التابعة: صفحة67_الشكل_2_16_طاقة_التأين_الأولى_لعناصر_الدورات_1_إلى_5.png
يوضح طاقة التأين الأولى لعناصر الدورات 1-5 مقارنة بالعدد الذري لها.
اختبار الرسم البياني
صف اتجاه التغير لطاقة التأين الأولى خلال المجموعة.
تجربة عملية
الصورة التابعة: صفحة67_تجربة_عملية_خواص_الجدول_الدوري_للعناصر.png
خواص الجدول الدوري للعناصر.
ارجع إلى دليل التجارب العملية على منصة عين الإثرائية.
الجدول 2-5
طاقات التأين لعناصر الدورة 2
الصورة التابعة: صفحة68_الجدول_2_5_طاقات_التأين_لعناصر_الدورة_2.png
وحدة طاقة التأين: kJ/mol
| رمز العنصر | إلكترونات التكافؤ | 1st | 2nd | 3rd | 4th | 5th | 6th | 7th | 8th | 9th |
| ---------- | ----------------: | ---: | ---: | ----: | ----: | ----: | ----: | ----: | ----: | -----: |
| Li | 1 | 520 | 7300 | | | | | | | |
| Be | 2 | 900 | 1760 | 14850 | | | | | | |
| B | 3 | 800 | 2430 | 3660 | 25020 | | | | | |
| C | 4 | 1090 | 2350 | 4620 | 6220 | 37830 | | | | |
| N | 5 | 1400 | 2860 | 4580 | 7480 | 9440 | 53270 | | | |
| O | 6 | 1310 | 3390 | 5300 | 7470 | 10980 | 13330 | 71330 | | |
| F | 7 | 1680 | 3370 | 6050 | 8410 | 11020 | 15160 | 17870 | 92040 | |
| Ne | 8 | 2080 | 3950 | 6120 | 9370 | 12180 | 15240 | 20000 | 23070 | 115380 |
تمثل كل مجموعة من النقاط المتصاعدة في الرسم الموضح في الشكل 2-16 انتهاء إحدى المجموعات في دورة واحدة. وتكون طاقة تأين فلزات المجموعة 1 منخفضة؛ لذا تميل إلى تكوين أيونات موجبة. أما طاقة تأين عناصر المجموعة 18 فهي عالية جدًا؛ لذلك لا تكون أيونات في أغلب الأحيان، حيث إن التوزيع الإلكتروني المستقر لهذه العناصر يجعل من نشاطها الكيميائي قليلًا.
انتزاع أكثر من إلكترون
قد تفقد الإلكترونات الأخرى بعد انتزاع الإلكترون الأول من ذرة عنصر. وتسمى الطاقة اللازمة لانتزاع الإلكترون الثاني من الذرة المتعادلة طاقة التأين الثانية. وتسمى الطاقة التي يتطلبها انتزاع الإلكترون الثالث من أيون ثنائي الشحنة الموجبة طاقة التأين الثالثة، كما هو موضح في الجدول 2-5.
تلاحظ عند الانتقال في الجدول من اليمين إلى اليسار أن طاقة التأين في تزايد دائم، ولكن ليس بشكل منتظم، حيث إن هناك حالات تكون فيها الزيادة في طاقة التأين كبيرة جدًا.
فمثلًا طاقة التأين الثانية لليثيوم 7300 kJ/mol أكبر كثيرًا من طاقة التأين الأولى له، لأن الطاقة الثانية تنتزع إلكترونًا من لبّ ذرة الليثيوم. فإزالة إلكترون تكافؤ واحد غير المتوقع أن تخسر إلكترونًا ثانيًا.
ماذا قرأت؟
استنتج ما عدد الإلكترونات التي يمكن أن تخسرها ذرة الكربون؟
إذا تفحصت الجدول فسوف تلاحظ أن الزيادة الكبيرة في طاقة التأين مرتبطة مع عدد إلكترونات التكافؤ. ولعنصر الليثيوم إلكترون تكافؤ واحد، لذا تحدث هذه الزيادة بعد طاقة التأين الأولى. ويشكل عنصر الليثيوم أيون Li+ بسهولة، ولكن من الصعوبة تشكيل أيون Li2+.
لذا تشير الزيادة في طاقة التأين هذه إلى أن القوة التي تمسك بها الذرة إلكتروناتها الداخلية أكبر كثيرًا من تلك التي تمسك بها الذرة إلكترونات التكافؤ.
تدرج طاقة التأين عبر الدورات
يتبين من الشكل 2-16 والجدول 2-5 أن طاقة التأين الأولى تزداد غالبًا من اليسار إلى اليمين عبر الدورة. وتنتج الزيادة في شحنة نواة كل عنصر زيادة في قوة جذبها لإلكترونات التكافؤ.
الكيمياء في واقع الحياة
طاقة التأين
الصورة التابعة: صفحة68_الكيمياء_في_واقع_الحياة_طاقة_التأين_والغوص.png
الغوص: إن الزيادة في الضغط الذي يتعرض له الغواصون تحت سطح الماء تسبب دخول كمية أكثر من الأكسجين إلى الدم، مما يسبب الارتباك والغثيان. ولتجنب ذلك يلجأ الغواصون إلى استخدام خليط هيليوكس، أكسجين مخفف بالهيليوم.
إن طاقة تأين الهيليوم العالية لا تسمح بتفاعله كيميائيًا مع الدم.
تدرج طاقة التأين عبر المجموعات
تقل طاقة التأين الأولى عند الانتقال من أعلى إلى أسفل المجموعة. ويعود ذلك إلى زيادة حجم الذرة، والحاجة إلى طاقة أقل لانتزاع الإلكترون كلما ابتعد الإلكترون عن النواة، كما هو موضح في الشكل 2-17.
الشكل 2-17
الصورة التابعة: صفحة69_الشكل_2_17_اتجاهات_طاقة_التأين_عبر_الدورة_والمجموعة.png
تزداد طاقة التأين عند الانتقال من اليسار إلى اليمين عبر الدورة، وتتناقص عند الانتقال إلى أسفل المجموعة.
الشكل 2-18
الصورة التابعة: صفحة69_الشكل_2_18_قيم_الكهروسالبية_لعناصر_الجدول_الدوري.png
يوضح قيم الكهروسالبية لمعظم العناصر المعطاة بوحدات بولنج.
استنتج
لماذا لم توضع قيم كهروسالبية لعناصر النبيلة؟
الكهروسالبية
Electronegativity
تعرف الكهروسالبية على أنها مدى قابلية ذرات العنصر على جذب الإلكترونات في الرابطة الكيميائية. ويبين الشكل 2-18 أن الكهروسالبية غالبًا تقل عند الانتقال إلى أسفل المجموعة، وتزداد عند الانتقال من اليسار إلى اليمين عبر الدورة.
وتتراوح قيم الكهروسالبية للعناصر بين 0.7 و 3.98 ووحداتها بولنج، نسبة إلى العالم الأمريكي بولنج Pauling 1901-1994. فالفلور F مثلًا أكثر العناصر كهروسالبية بقيمة 3.98، في حين أن السيزيوم والفرانسيوم أقل العناصر كهروسالبية بقيم 0.7.
أما الرابطة بين ذرتين ذواتي كهروسالبية كبيرة، فهي قوة جذب أكبر لإلكترونات الرابطة. ولذا لا تعرف قيم كهروسالبية للغازات النبيلة؛ لأنها تشكل عددًا قليلًا جدًا من المركبات.
تجربة
رتب العناصر
الصورة التابعة: صفحة69_تجربة_رتب_العناصر_كيف_تتدرج_الخواص.png
كيف تتدرج الخواص؟
الخطوات
- اقرأ تعليمات السلامة في المختبر.
- اعمل بطاقة تعريف لكل عنصر من واقع المعلومات في الجدول المقابل.
- اعمل جدولًا في هيئة مصفوفة، 4 أعمدة × 3 صفوف.
- رتب بطاقات العناصر تصاعديًا حسب كتلتها.
- ابدأ بوضع البطاقات في الجدول، مراعيًا تشابه كل من العناصر وخصائصها، واترك مربعات فارغة عند الضرورة.
التحليل
- اعمل جدولًا تبين فيه التنظيم في الصورة النهائية.
- صف التدرج في اللون عبر الدورة وعبر المجموعة في التنظيم الذي أعددته.
- صف التدرج في الكتلة عبر الدورة وعبر المجموعة في التنظيم الذي أعددته، وفسر موقع أي عنصر لا ينسجم مع النمط.
- توقع أين يمكن وضع عنصر غازي جديد اسمه Ph في الجدول الذي أعددته؟ وما مقدار كتلة Ph؟
- توقع خواص العنصر الذي سيحتل الفراغ الأخير في الجدول.
جدول بيانات التجربة
الصورة التابعة: صفحة69_جدول_بيانات_تجربة_رتب_العناصر.png
| الرمز | الكتلة g | الحالة | اللون |
| ----- | -------: | -------------- | --------- |
| Ad | 52.9 | صلب لامع | برتقالي |
| Ax | 108.7 | صلب قابل للطرق | أزرق باهت |
| Bp | 69.3 | غاز | أحمر |
| Cx | 112.0 | صلب هش | أخضر باهت |
| Lq | 98.7 | صلب قابل للطرق | أزرق |
| Pd | 83.4 | صلب هش | أخضر |
| Qa | 68.2 | صلب قابل للطرق | أزرق فاتح |
| Px | 106.9 | سائل | أصفر |
| Tu | 64.1 | صلب هش | أخضر |
| Xn | 45.0 | غاز | بنفسجي |
تجربة عملية
الصورة التابعة: صفحة70_تجربة_عملية_تدرج_خواص_العناصر_في_الجدول_الدوري.png
تدرج خواص العناصر في الجدول الدوري.
ارجع إلى دليل التجارب العملية على منصة عين الإثرائية.
المطويات
أدخل معلومات من هذا القسم في مطويتك.
القاعدة الثمانية
عندما تخسر ذرة الصوديوم إلكترون التكافؤ الوحيد لديها تنتج أيون صوديوم +1، ويتغير التوزيع الإلكتروني لها على النحو الآتي:
ذرة الصوديوم Na:
1s² 2s² 2p⁶ 3s¹
أيون الصوديوم Na+:
1s² 2s² 2p⁶
لاحظ أن التوزيع الإلكتروني لأيون Na+ مشابه للتوزيع الإلكتروني للنيون، غاز نبيل. وتؤدي هذه الملاحظة إلى أحد أهم المبادئ الكيميائية، وهو القاعدة الثمانية.
تنص القاعدة الثمانية على أن الذرة تكتسب الإلكترونات أو تخسرها أو تشارك بها، لتحصل على ثمانية إلكترونات تكافؤ في مستوى طاقتها الأخير. وتعزز هذه المعرفة ما تعلمناه من قبل من أن التوزيع الإلكتروني للمستويات p و s الفرعية لنفس مستوى الطاقة الممتلئة بالإلكترونات يكون أكثر استقرارًا.
كما يجب أن تلاحظ أن هذه القاعدة لا تشمل عناصر الدورة الأولى؛ لأنها تحتاج إلى إلكترونين فقط.
تكمن فائدة هذه القاعدة في تحديد نوع الأيون الذي ينتجه العنصر. فالعناصر التي تقع على الجانب الأيمن من الجدول الدوري تكتسب عادة الإلكترونات لتحصل على التوزيع الإلكتروني للغاز النبيل. ولهذا السبب تنتج هذه العناصر أيونات سالبة.
إلا أنه بطريقة مشابهة، تفقد العناصر التي على الجانب الأيسر الإلكترونات لتنتج أيونات موجبة.
التقويم 2-3
الخلاصة
الصورة التابعة: صفحة70_التقويم_2_3_الخلاصة_والأسئلة.png
الخلاصة
- يتناقص نصف قطر الأيون أو الذرة من اليسار إلى اليمين عبر الدورات، ويزداد من أعلى إلى أسفل عبر المجموعات.
- تزداد طاقة التأين غالبًا من اليسار إلى اليمين عبر الدورات، وتتناقص من أعلى إلى أسفل عبر المجموعات.
- تنص القاعدة الثمانية على أن الذرات تكتسب الإلكترونات أو تخسرها أو تشارك بها لتحصل على ثمانية إلكترونات تكافؤ.
- تزداد الكهروسالبية غالبًا من اليسار إلى اليمين عبر الدورة، وتتناقص من أعلى إلى أسفل عبر المجموعات.
أسئلة التقويم 2-3
- الفكرة الرئيسية: فسر العلاقة بين التدرج في نصف قطر الذرة عبر الدورات والمجموعات في الجدول الدوري والتوزيع الإلكتروني.
- أي مما يأتي قيمة لكل مما يأتي: الفلور أم البروم؟
a. الكهروسالبية
b. نصف قطر الأيون
c. نصف قطر الذرة
d. طاقة التأين
- فسر لماذا يحتاج انتزاع الإلكترون الثاني من ذرة الليثيوم إلى طاقة أكبر من الطاقة اللازمة لانتزاع الإلكترون الرابع من ذرة الكربون؟
- احسب فرق الكهروسالبية، ونصف قطر الأيون، ونصف قطر الذرة، وطاقة التأين الأولى بين الأكسجين والبريليوم.
- عمل الرسوم البيانية واستخدامها: مثل بيانيًا أنصاف أقطار العناصر الممثلة في الدورات 2 و3 و4 مقابل أعدادها الذرية، على أن تحصل على ثلاثة منحنيات منفصلة، منحنى لكل دورة، ثم لخص نمط التغير، التدرج، في نصف قطر الذرة عبر الدورة في ضوء الرسم الذي عملته. فسر إجابتك.
جاري تحضير الدرس المعاد صياغته وبناء الأنماط
نحافظ على المعنى العلمي ونربط كل فقرة بنواتجها ومفاهيمها.
إعادة إنتاج الدرس حسب نمط التعلم
طلب واحد ينتج المسارات البصري والسمعي والحركي والقرائي معًا، بصياغة تراعي سياق المناهج السعودية.
اختر نمط التعلم
تُنتج الأنماط الأربعة دفعة واحدة، ثم تُستدعى الحزمة المحفوظة في الزيارات التالية.