المدارات مقابل المستويات الفرعية: الفرق والمقارنة

ميكانيكا الكم هي واحدة من أهم أقسام الفيزياء والكيمياء. ويصف خصائص الجسيمات الذرية ودون الذرية. المدارات والمستويات الفرعية هما جزءان من الإلكترونات التي تحمل ذرات متشابكة مع بعضها البعض. على الرغم من أن الاثنين يشتركان في بعض أوجه التشابه، إلا أنهما يحملان خصائص مختلفة.

الوجبات السريعة الرئيسية

1. المدارات هي المناطق التي من المحتمل أن توجد فيها الإلكترونات ، بينما المستويات الفرعية هي مستويات طاقة داخل غلاف إلكتروني.
2. يتكون كل مستوى فرعي من واحد أو أكثر من المدارات: s و p و d و f.
3. يتم تمييز المستويات الفرعية بأرقام وحروف كمومية رئيسية ، بينما يمثل شكل سحابة الإلكترون المدارات.

المدارات مقابل المستويات الفرعية

المدار هو منطقة ثلاثية الأبعاد من الفضاء حول نواة الذرة حيث من المرجح أن يوجد الإلكترون. المستوى الفرعي هو مجموعة من المدارات لها نفس قيم الأرقام الكمومية n و l. هناك أربعة أنواع من المستويات الفرعية: s و p و d و f ، والتي يمكن تقسيمها بشكل أكبر.

المدارات هي وظائف رياضية تصف الموقع الأكثر احتمالًا وسلوك الإلكترونات في الذرة. يتميز كل مدار من مدارات الذرة بثلاثة أرقام كمومية تصف طاقة الإلكترون ، زاوي الزخم والمكون المتجه للذرة.

يتم تعريف المستويات الفرعية على أنها مستويات الطاقة في ميكانيكا الكم. في الكيمياء ، ترتبط مستويات الطاقة هذه بإلكترونات الذرة. ومع ذلك ، في الفيزياء ، ترتبط مستويات الطاقة هذه أيضًا بالنواة. تختلف قدرة الاحتفاظ بالإلكترونات مع كل مستوى فرعي.

جدول المقارنة

معلمات المقارنة	المدارات	المستويات الفرعية
تعريف	دوال رياضية تصف موقع الإلكترونات.	مستويات طاقة الإلكترونات الذرية والنواة.
تقسيم	هم أنواع من المستويات الفرعية.	هم أنواع من المدارات.
سعة الإلكترون	يمكن أن يحمل مدار واحد إلكترونين.	تختلف حسب سعة كل مستوى فرعي.
الشكل	أشكال متناظرة أو ثقيلة أو معقدة.	لم يتم تعريفها على أنها أشكال.
الهدف	تحديد موقع الإلكترونات.	توقع الروابط الكيميائية.

ما هي المدارات؟

المدارات هي وظائف رياضية تصف الموقع الأكثر احتمالًا وسلوك الإلكترونات في الذرة. يُعرف المدار أيضًا بالدالة الموجية للإلكترون. توجد أربعة أنواع أساسية من المدارات s و p و d و f-orbital. يمكن لكل مدار أن يحتوي على إلكترونين فقط كحد أقصى.

يتميز كل مدار من مدارات الذرة بثلاثة أرقام كمومية تصف طاقة الإلكترون والزخم الزاوي والمتجه عنصر من الذرة. الزخم الزاوي هو دوران الإلكترون. يكون لف الإلكترونات في المدار موجبًا أو سالبًا ، وهو ما يُعرف باسم حالات الدوران للإلكترونات.

مع تحرك المدارات بشكل جذري بعيدًا عن النواة ، تزداد أحجامها تدريجياً مع كل خطوة تؤدي إلى مستويات طاقة أعلى. نظرًا لأن المدار s هو الأصغر والأقرب مداريًا للنواة ، فإن لديه أعلى احتمال لحمل الإلكترونات. من ناحية أخرى ، المدار f كبير وبعيد عن النواة. إنه يحمل مستوى عالٍ جدًا من الطاقة.

الخصائص الفيزيائية للمدار ، بما في ذلك شكله وحجمه ، اعتمادًا على وظيفة الموجة مربع. المدارات القريبة من النواة أكثر استقرارًا نسبيًا. نتيجة لذلك ، حددوا الأشكال. المدارات S متناظرة كرويًا في الشكل ، والمدارات p ، والمدارات d تتشكل مثل الدمبل ، والمدارات f لها أشكال منتشرة معقدة لأنها تتمتع بمستويات طاقة عالية.

ما هي المستويات الفرعية؟

يتم تعريف المستويات الفرعية على أنها مستويات الطاقة في ميكانيكا الكم. في الكيمياء ، ترتبط مستويات الطاقة هذه بإلكترونات الذرة. ومع ذلك ، في الفيزياء ، ترتبط مستويات الطاقة هذه أيضًا بالنواة. تختلف قدرة الاحتفاظ بالإلكترونات مع كل مستوى فرعي. تنقسم المستويات الفرعية للذرة إلى مدارات مختلفة تحمل الإلكترونات. هناك أربعة مستويات أساسية للطاقة من الذرات. مع زيادة المستوى الفرعي ، تزداد طاقة الإلكترونات الموجودة أيضًا.

يحتوي المستوى الفرعي للطاقة 1 على مدار s واحد فقط ، لذلك يمكنه حمل إلكترونين فقط. من ناحية أخرى ، يحتوي المستوى الفرعي 2 من الطاقة على مداري s واحد وثلاثة مدارات p. نظرًا لأن المدار الواحد يمكنه حمل إلكترونين فقط ، فإن المستوى الفرعي للطاقة 2 لديه القدرة على استيعاب 2 إلكترونات. بينما ننتقل إلى المستوى الفرعي 8 ، تزداد مستويات الطاقة وقدرتها بشكل ملحوظ. يحتوي المستوى الفرعي 3 على خمسة مدارات d إضافية من المدارات p. يتضمن المستوى الفرعي 3 ما مجموعه تسعة مدارات يمكنها حمل 3 إلكترونًا. وبالمثل ، يحتوي المستوى الفرعي 18 على 4 مدارات f إضافية من المستوى الفرعي 7. وبالتالي ، يمكنه حمل ما مجموعه 3 إلكترونًا.

يختلف توزيع الإلكترونات في جميع الذرات. تحدد هذه المستويات الفرعية توزيع الإلكترونات حول النواة ، وبالتالي فهي تسمح لنا بالتنبؤ بالروابط الكيميائية التي يمكن أن تشكلها الذرة مع العناصر الأخرى.

الاختلافات الرئيسية بين المدارات والمستويات الفرعية

1. تحتوي المدارات على إلكترونات ذات اتجاهات دوران ، في حين أن المستويات الفرعية لها مستويات طاقة متفاوتة.
2. المدارات هي أنواع من المستويات الفرعية ، في حين أن المستويات الفرعية هي أنواع من المدارات.
3. يمكن أن يحتوي كل مدار على إلكترونين كحد أقصى ، بينما تختلف سعة الإلكترونات باختلاف كل مستوى فرعي.
4. المدارات ليس لها حدود محددة داخل الذرة ، في حين أن المستويات الفرعية محددة مسبقًا.
5. يمكن أن يكون شكل المدارات متماثلًا أو يشبه الدمبل أو معقدًا ، بينما لا يتم تعريف المستويات الفرعية على أنها أشكال.

مراجع حسابات

1. https://link.springer.com/article/10.1007/BF02461321
2. https://iopscience.iop.org/article/10.1088/0022-3700/20/16/028/meta

آخر تحديث: 11 يونيو 2023