گام به گام شیمی (۱) پایه دهم فصل اول | قسمت ۵: کشف ساختار اتم

۱- یک دانشجوی رشتۀ شیمی، جدول دوره‌ای را به دقت بررسی و عنصرهای هر دوره را شمارش کرد. او میان تعداد عنصرهای یک دوره و شیوۀ پرشدن لایه‌های الکترونی در اتم عنصرها، ارتباطی کشف کرد. او نخست عنصرها را در چهار دسته قرار داد و هر یک را با رنگی مشخص کرد؛ سپس فرض نمود که هر لایه، خود از بخش‌های کوچک‌تری تشکیل شده است به طوری که میان تعداد عنصرها درهر دستۀ رنگی از هر ردیف (مطابق جدول صفحه قبل) با گنجایش الکترونی هر یک از این بخش‌های کوچک‌تر، رابطه‌ای منطقی برقرار است.
آ) در هر دسته از عنصرهای نشان داده شده با رنگ‌های نارنجی، سبز، آبی و زرد در هر ردیف به ترتیب چند عنصر وجود دارد؟

ب) لایۀ دوم از چند بخش تشکیل شده است؟ گنجایش هر یک از این بخش‌ها چند الکترون است؟

لایه‌ی دوم از دو بخش تشکیل شده است که دارای ۲ و ۶ الکترون می‌باشند.

پ) او هر یک از این بخش‌ها را یک زیرلایه $l$ نامید؛ با این توصیف در اتم چند نوع زیرلایه وجود دارد و هر یک چند الکترون گنجایش دارد؟ 

در اتم ۴ نوع زیر لایه با گنجایش (۲ و ۶ و ۱۰ و ۱۴) الکترونی وجود دارد.

۲- او گنجایش الکترونی زیرلایه‌ها را به عنوان چهار جملۀ نخست یک دنباله به صورت زیر در نظر گرفت:

۲, ۶, ۱۰, ۱۴,.......

آ) جملهٔ عمومی ($a_l$) این دنباله را به دست آورید. $(l\ge ۰)$

\begin{align} & {{a}_{l}}=۴l+۲ \\ \end{align}

ب) مقدار مجاز $l$ را برای هر زیر لایه تعیین و جدول زیر را کامل کنید.

پ) در مدل کوانتومی اتم به هر نوع زیرلایه یک عدد کوانتومی نسبت می‌دهند. این عدد کوانتومی با نماد $l$ نشان داده شده و عدد کوانتومی فرعی نامیده می‌شود. مقادیر معین و مجاز آن به صورت زیر است:

\begin{align} & l=۰, ۱, ... و  n-۱ \\ \end{align}

با این توصیف، جدول زیر را کامل کنید.

ت) پیش بینی کنید پنجمین زیرلایۀ یک اتم، ظرفیت پذیرش حداکثر چند الکترون را خواهد داشت؟

ظرفیت پذیرش زیر لایه پنجم (l=۴) حداکثر ۱۸ الکترون است. زیرا؛
\begin{align} & ۴l+۲\Rightarrow ۴(۴)+۲=۱۸ \\ \end{align}