توزیع الکترون - شیمی دهم - خلاصه نکات - سیده محدثه حسینی

سلام

در این مطلب میخواهیم با هم به جمع بندی نکات صفحه 28 تا 44 شیمی دهم (مطابق با آزمون جامع) و خلاصه نکات که برای پاسخگویی به سوالات آزمون باید به آن‌ها مسلط باشید، بپردازیم.

	سیده محدثه حسینی دانشجوی دکتری تخصصی پیوسته بیوتکنولوژی دانشگاه تهران رتبه 111 منطقه دو - کنکور ریاضی 1394
	نوید آرمات دانشجوی مهندسی عمران دانشگاه تهران رتبه 328 منطقه دو - کنکور ریاضی 1398

توزیع الکترون ها در لایه ها و زیر لایه ها 

همانطور که در بخش قبلی آموختید، اتم ساختار لایه ای دارد و این لایه ها با عدد کوانتومی اصلی(n) نشان داده می شوند که مقادیر ان می تواند از n=1,2,…,7 باشد.

در مدل کوانتومی اتم، به هر نوع زیر لایه، عدد کوانتومی خاصی نسبت می دهند که با I نشان داده می شود و عدد کوانتومی فرعی نامیده می شود. 

برای هر یک از مقادیر عددیI ، معمولا حروف در نظر گرفته می شود که به صورت جدول زیر است: 

قاعده ی آفبا 

روند پر شدن زیرلایه ها در اطرف هسته تنها به عدد کوانتومی اصلی وابسته نیست بلکه از قاعده کلی به نام آفبا پیروی می کند.

بر طبق این قاعده، هنگام افزودن الکترون به زیرلایه ها، نخست زیرلایه های نزدیک تر به هسته پر می شوند که دارای انرژی کم تری هستند و سپس زیرلایه های بالاتر پر خواهند شد.

ترتیب پر شدن زیرلایه ها به صورت مقابل است: 

1s → 2s → 2p → 3s → 3p →4s → 3d → 4p → 5s → 4d → 5p → 6s → 4f → 5d →6p → 7s → 5f → 6d → 7p  

نکته: به طور کلی هر چه مجموع n  وI  یک زیرلایه کوچکتر باشد، زیرلایه دارای انرژی کم تری است و زودتر پر می شود.

نکته: اگر مجموع n  و I دو زیرلایه یکسان باشد، زیرلایه ای که دارای n کوچکتری است، انرژی کمتری دارد و زودتر پر می شود.

 ترتیب پر شدن زیر لایه ها: ( nنشان دهنده شماره دوره است.)

آرایش الكترونی فشرده (شیوۀ دیگر آرایش الکترونی اتم ها):

در این آرایش الكترونی از نماد گاز نجیب استفاده شده است. برای دستیابی به آرایش فشرده، نخست آرایش اتم مورد نظر به صورت گسترده نوشته می شود؛ سپس بخشی از آرایش الكترونی كه همانند آرایش الكترونی یك گاز نجیب است با عبارت [نماد شیمیایی گاز نجیب] جایگزین می شود. برای مثال:

تعیین موقعیت عنصرها در جدول دوره ای عناصر 

با استفاده از آرایش الکترونی عناصر می توان شماره دوره و گروه عنصر را به ترتیب زیر معین کرد.

آ) بزرگ ترین (n) عدد کوانتومی اصلی در آرایش الکترونی نشان دهنده ی شماره دوره آن است.

ب) برای تعیین شماره گروه عناصر، سه حالت پیش می آید:

1) اگر عنصر متعلق به دسته (s) باشد، شماره گروه آن برابر با توان (s) است.

2) اگر عنصر متعلق به دسته (p) باشد، شماره گروه آن برابر با (توان 12+p) است.

3) اگر عنصر متعلق به دسته (d) باشد، شماره گروه آن برابر با (توان d + توان s) است.

نکته: با توجه به این که آخرین الکترون وارد شده به اتم، در کدام زیرلایه قرار می گیرد، عناصر در چهار دسته ی S، P، d، f، جای می گیرند و تعداد الکترون های ظرفیت این عناصر (به جز دسته ی f) به صورت زیر است:

نکته: لایه طرفیت، بیرونی ترین لایه ی اتم و لایه ای است که الکترون های آن، رفتار شیمیایی اتم را تعیین می کند.

گازهای نجیب 

1. در طبیعت به شكل تك اتمی یافت می شوند.

2. واكنش ناپذیر بوده یا واكنش پذیری بسیار كمی دارند، از این رو پایدارند.

3. در لایه ی ظرفیت این اتم ها، هشت الكترون وجود دارد (به جز هلیم كه در تنها لایه ی الكترونی خود، دو الكترون دارد).

* آرایش الکترون – نقطه ای عناصر هم گروه با هم یکسان است. ( به جز گروه 18 که آرایش الکترون نقطه He با سایر عناصر گروه متفاوت است.

* توجه کنید که در آرایش He، 2 الکترون باید به صورت جفت نمایش داده شوند، نه تکی. 

* بیش ترین تعداد الکترون های تکی مربوط به گروه 14 جدول دوره ای هستند.

تست 1: 

تست 2:

تبدیل اتم ها به یون ها

برای نوشتن آرایش یون مثبت، بعد از نوشتن آرایش الکترونی اتم، به تعداد بار یون از آخرین زیر لایه (زیر لایه دارای n بزرگتر) الکترون ها را جدا کنید و اگر زیر لایه آخر الکترون کافی نداشت، از زیر لایه ما قبل آخر الکترون جدا کنید.

اگر آرایش الکترونی کاتیونی داده شود و بخواهید آرایش الکترونی اتم خنثی را بنویسید باید به تعداد بار مثبت و به ترتیب پر شدن زیر لایه ها به آرایش کاتیون الکترون اضافه کنید.

برای نوشتن آرایش یون منفی، ابتدا آرایش الکترونی اتم مورد نظر را نوشته و سپس به تعداد بار یون به آخرین زیر لایه موجود الکترون اضافه کنید.

اگر آرایش الکترونی آنیونی داده شود و آرایش الکترونی اتم خنثی را بخواهید، کافی است به تعداد بار آنیون، از آخرین زیر لایه موجود در آنیون الکترون کم کنید.

ترکیب های یونی

دو نوع اتم که در شرایط مناسب در کنار هم قرار می گیرند، با هم الکترون داد و ستد میکنند، یه طوری که یکی به یون مثبت و دیگری به یون منفی تبدیل می شود. در این مواقع میان یون های تولید شده به دلیل وجود بارهای الکتریکی ناهم نام، نیروی جاذبهء بسیار قوی برقرار می شود که به آن پیوند یونی و به ترکیب حاصل، ترکسی یونی می گویند.

مثال: هرگاه اتم های سدیم و کلر کنار یکدیگر قرار گیرند، اتم سدیم یا از دست دادن یک الکترون به یون سدیم (+Na) و اتم کلر با گرفتن یک الکترون به یون کلرید (-Cl) تبدیل و در این واکنش، ترکیب یونی سدیم کلرید (نمک خوراکی) تشکیل می شود.

با توجه به شکل رو به رو کشف خواهیم کرد: 

1- فلز سدیم بسیار نرم است؛ به طوری که با چاقو بریده می شود.

2- گاز کلر، گازی زرد رنگ است.

3-اندازهء (شعاع) یون +Na  از اتم Na کوچک تر و اندازهء ( شعاع) یون -Cl از اتم Cl  بزرگ تر است.

•ترکیب های یونی شامل تعداد بسیار زیادی یون با آرایشی منظم هستند که در ساختار آن ها مولکولی وجود ندارد؛ از این رو به کار بردن واژهء مولکول برای آن ها غلطه!

•به کاتیون یا آنیونی که تنها از یک اتم تشکیل شده باشد، یون تک اتمی می گویند؛ مانند -Na+، Cl-، N3 و ....

توجه: هر یونی که از یک نوع اتم تشکیل شده باشد، لزوما تک اتمی نیست؛ به طور مثال یون پرکسید  تنها از یک نوع اتم (O) تشکیل شده است، ولی تک اتمی به شمار نمی آید؛ زیرا دارای دو نوع اتم می باشد.

•برای نام گذاری کاتیون های تک اتمی ( که تنها یک نوع بار دارند)، پیش از نام عنصر، کلمهء یون را اضافه می کنیم:                            یون روی : +Zn2    ، یون کلسیم : +Ca2 

•برای نام گذاری آنیون های تک اتمی، علاوه بر به کار بردن کلمهء یون قبل از نام آنیون، به انتهای نام نافلز (یا ریشهء نام آن) پسوند «ید» اضافه می کنیم. یون نیترید: -N3      و    یون سولفید: -S2    و  یون فلوئورید: -F

•به ترکیب های یونی که تنها از دو عنصر (دو نوع اتم) ساخته اند، مانند NaCl، Al2O3  و ... ترکیب یونی دوتایی می گویند. برای فرمول نویسی ترکیب های یونی دوتایی به صورت زیر عمل می کنیم:

 مرحله اول – در سمت چپ، فرمول کاتیون و در سمت راست، فرمول آنیون را می نویسیم.

 مرحله دوم – بار کاتیون را به عنوان زیروند آنیون و بار آنیون را به عنوان زیروند کاتیون قرار می دهیم.

مرحله سوم – زیروندها را تا آن جا که ممکن است ساده می کنیم و از نوشتن زیروند 1 خودداری می کنیم.

•برای نام گذاری ترکیب های یونی دوتایی، ابتدا نام کاتیون ( بدون ذکر واژهء یون) و سپس نام آنیون (بدون ذکر واژهء یون) را می نویسیم.

        آلومینیم فلوئورید: AlF3

•هر ترکیب یونی از لحاظ بار الکتریکی خنثی است؛زیرا مجموع بار الکتریکی کاتیون ها با مجموع بار الکتریکی آنیون ها برابر است.

تبدیل اتم ها به مولکول ها

 همان طور که قبلا گفتیم، یکی از روش های رسیدن به آرایش پایدار گاز نجیب، به اشتراک گذاشتن الکترون است. پیوندی که ناشی از به اشتراک گذاشتن الكترون بین دو اتم است، پیوند اشتراکی یا کووالانسی نامیده میشود. در مولکول ها به جای این که الکترون دادوستد شود، الکترون به اشتراک گذاشته می شود.

مثال: گاز کلر که خاصیت رنگ بری و گندزدایی دارد، از مولکولهای دواتمی  Cl2 تشکیل شده است.

 در آرایش الکترون - نقطه ای اتم کلر، یک الکترون جفت نشده وجود دارد؛ بنابراین هر اتم کلر به دنبال آن است که تک الکترون خود را با تک الکترون اتم کلر دیگر به اشتراک بگذارد تا هر دو به آرایش هشت تایی برسند. با تشکیل مولکول Cl2، دو الکترون موجود بین دو اتم، به هر دوی آنها تعلق دارد. به این جفت الکترون اشتراکی، پیوند اشتراکی (کووالانسی) می گویند.

1- به مواد شیمیایی که در ساختار خود مولکول دارند، مواد مولکولی می گویند. این مواد مولکولی هم می توانند به صورت عنصر باشند، مثل Cl2 ,O2و .... و هم به صورت ترکیب، مثل H2O ، HCl و ...  

2- پیوند اشتراکی (کووالانسی) معمولا بین اتمهای نافلز تشکیل می شود؛ به طور مثال پیوند بین N و O  از نوع اشتراکی است؛ یعنی این دو اتم با هم، ترکیب مولکولی تشکیل میدهند. در حالی که قبلا دیدیم از واکنش یک فلز و یک نافلز، ترکیب یونی تشکیل می شود.

3- هر اتم هیدروژن در لایه ظرفیت خود یک الکترون دارد و نیاز به یک الکترون دیگر دارد تا به آرایش پایدار دوتایی (شبیه هلیم) برسد؛ بنابراین اتم هیدروژن تنها می تواند یک پیوند اشتراکی تشکیل دهد.

4- به پیوند کووالانسی که در نتیجه به اشتراک گذاشتن دو جفت الکترون میان دو اتم تشکیل می شود، پیوند دوگانه می گویند. در پیوند دوگانه (=)، هر خط معادل ۲ الكترون و این پیوند در مجموع معادل ۴ الكترون اشتراکی است.

5- به پیوند کووالانسی که در نتیجه به اشتراک گذاشتن ۳ جفت الکترون میان دو اتم تشکیل می شود، پیوند سه گانه می گویند. این پیوند (≡) در مجموع معادل ۶ الكترون اشتراکی (6=3×2) است. 

با توجه به آرایش الکترون - نقطه ای اتم ها، به راحتی می توان آرایش الکترون - نقطهای مولکول های ساده را رسم کرد. آرایش الکترون - نقطه ای همه مولکولهایی که شما در این فصل باید بلد باشید، به این صورت است.

به فرمول شیمیایی مولکلول ها که علاوه بر نوع عنصرهای سازنده، شمار اتم های هر عنصر را نشان می دهد، فرمول مولکولی می گویند؛ به طور مثال فرمول مولکولی آب و آمونیاک به صورتH2O,NH3   می باشد.

تست 3:

تست 4:

دوستان عزیز می توانید برای دسترسی به نسخه کامل خلاصه نکات به همراه پاسخ فایل پی دی اف زیر را دانلود کنید!

فراموش نکنید اگر سوالی در رابطه با این مبحث داشتید می توانید به راحتی در کامنت ها سوال خود را برای ما بنویسید.

دوستان عزیزم؛ برای ارتباط با رتبه برترها صفحه اینستاگرام زیر رو دنبال کنید.

رتبه برترهای کانون

با آرزوی موفقیت و کامیابی