استثناءات مبدأ أوفباو في الكيمياء

جدول المحتويات

• ما هي استثناءات مبدأ أوفباو؟
• المعادن الانتقالية واستثناءات مبدأ أوفباو
• اللانثانيدات والأكتنيدات واستثناءات المبدأ
• أسباب وجود استثناءات لمبدأ أوفباو
• محددات مبدأ أوفباو
• المراجع

ما هي استثناءات مبدأ أوفباو؟

مبدأ أوفباو هو قاعدة في الكيمياء تُستخدم لتوزيع الإلكترونات على مستويات الطاقة الفرعية في الذرة. وفقاً لهذا المبدأ، يتم تعبئة المستويات الفرعية ذات الطاقة الأقل أولاً، ثم تليها المستويات الأعلى طاقة. ومع ذلك، هناك بعض العناصر التي لا تتبع هذا الترتيب بشكل دقيق، مما يؤدي إلى وجود استثناءات. هذه الاستثناءات تشمل المعادن الانتقالية واللانثانيدات والأكتنيدات.

المعادن الانتقالية واستثناءات مبدأ أوفباو

توجد 10 عناصر انتقالية في الجدول الدوري لا تتبع مبدأ أوفباو بشكل كامل. هذه العناصر تشمل الكروم والنحاس والنيوبيوم والموليبدنوم وغيرها. في هذه العناصر، يتم نقل إلكترون من المستوى الفرعي s إلى المستوى الفرعي d لتحقيق استقرار أكبر. على سبيل المثال، في عنصر الكروم (Cr)، التوزيع الفعلي للإلكترونات هو [Ar] 4s¹ 3d⁵، بينما وفقاً لمبدأ أوفباو، كان من المتوقع أن يكون التوزيع [Ar] 4s² 3d⁴.

اللانثانيدات والأكتنيدات واستثناءات المبدأ

اللانثانيدات والأكتنيدات هي مجموعات من العناصر التي تظهر أيضاً استثناءات لمبدأ أوفباو. في هذه العناصر، يتم نقل إلكترون من المستوى الفرعي f إلى المستوى الفرعي d لتحقيق استقرار أكبر. على سبيل المثال، في عنصر اللانثانوم (La)، التوزيع الفعلي للإلكترونات هو [Xe] 6s² 5d¹، بينما وفقاً لمبدأ أوفباو، كان من المتوقع أن يكون التوزيع [Xe] 6s² 4f¹.

أسباب وجود استثناءات لمبدأ أوفباو

السبب الرئيسي لوجود استثناءات لمبدأ أوفباو هو أن المستويات الفرعية الكاملة أو النصف ممتلئة تكون أكثر استقراراً من المستويات الممتلئة جزئياً. لذلك، تنتقل الإلكترونات إلى مستويات أعلى طاقة لتحقيق هذا الاستقرار. هذا الانتقال يخالف مبدأ أوفباو ولكنه يضمن استقرار الذرة.

محددات مبدأ أوفباو

مبدأ أوفباو له عدة محددات، منها:

• عدم القدرة على التنبؤ بعدد الإلكترونات التي يجب إزالتها عند تشكيل أيون من الذرة.
• وجود اختلافات في التوزيع الإلكتروني الفعلي مقارنة بالتوزيع المتوقع وفقاً للمبدأ، كما في حالة الكروم والنحاس.
• قرب مستويات الطاقة الفرعية من بعضها البعض، مما يجعل من الصعب التنبؤ بالتوزيع الإلكتروني بدقة.

المراجع

• “Aufbau Principle”, chemistrygod, 18/2/2020, Retrieved 20/12/2021.
• Bert Markgraf (28/3/2018), “What is the Basis For Exceptions to the Aufbau Principle”, sciencing, Retrieved 20/12/2021.
• “Limitation Of Aufbau Principle”, tutorhelpdesk, Retrieved 21/12/2021.

أسئلة شائعة

س: ما هي العناصر التي لا تتبع مبدأ أوفباو؟
ج: تشمل هذه العناصر المعادن الانتقالية مثل الكروم والنحاس، بالإضافة إلى اللانثانيدات والأكتنيدات.

س: لماذا توجد استثناءات لمبدأ أوفباو؟
ج: توجد الاستثناءات لأن المستويات الفرعية الكاملة أو النصف ممتلئة تكون أكثر استقراراً، مما يؤدي إلى انتقال الإلكترونات لتحقيق هذا الاستقرار.

س: ما هي محددات مبدأ أوفباو؟
ج: تشمل المحددات عدم القدرة على التنبؤ بعدد الإلكترونات التي يجب إزالتها، ووجود اختلافات في التوزيع الإلكتروني الفعلي مقارنة بالتوزيع المتوقع.