تعد مستويات الطاقة في الذرة أهم ما يميز الذرة ، حيث أنها ترتبط ارتباطًا وثيقًا بعدد الإلكترونات ، وخاصة إلكترونات التكافؤ التي تساعد في تحديد سلوك وخصائص الذرات المختلفة ، بالإضافة إلى التفاعلات التي ستحدث بينها وذرات أخرى. لذلك ، ستناقش هذه المقالة مستويات الطاقة في الذرة.
مستويات الطاقة في الذرة
المقصود بمستويات الطاقة أنها مسافات ثابتة تقاس من نواة الذرة إلى موقع الإلكترونات ، ويمكن تشبيه مستويات الطاقة بدرجات السلم ، حيث يمكن الوقوف على درجات السلم ، ولكن ليس بين الدرجات ، وكذلك الإلكترونات ، لأنها توجد في مستوى طاقة أو آخر ، لكنها لا توجد في الفراغ بين مستويات الطاقة ؛ تحتوي الذرة على أربعة مستويات للطاقة ، حيث تحتوي الإلكترونات الموجودة في مستوى الطاقة الأول على أقل قدر من الطاقة ، وكلما كانت الإلكترونات بعيدة عن النواة ، ستمتلك الإلكترونات طاقة أكبر ، ويمكن للإلكترونات أن تنتقل من مستوى طاقة أعلى إلى مستوى طاقة أقل.
مستويات الطاقة والمدارات
أصغر الذرات في الجدول الدوري هي ذرة الهيدروجين ، ولها إلكترون واحد فقط ، وهذا الإلكترون يدور حول النواة في مستوى الطاقة الأول. أما بالنسبة للذرات التي تحتوي على عدد أكبر من الإلكترونات ، فإن إلكتروناتها تتوزع في مستويات طاقة مختلفة ، حيث توضع الإلكترونات أولاً في أدنى مستوى للطاقة ، حتى يتم ملء المستوى بأكبر عدد من الإلكترونات ، ثم يتم وضع باقي الإلكترونات توضع في مستوى الطاقة التالي حتى يتم ملء هذا المستوى ، وهكذا.
يتم توزيع الإلكترونات في مستويات الطاقة على النحو التالي: المستوى الأول يحتوي على إلكترونين فقط كحد أقصى ، ومستوى الطاقة الثاني يحتوي على ثمانية إلكترونات كحد أقصى ، والثالث يحتوي على 18 إلكترونًا ، وهكذا ، ويعتمد الحد الأقصى لعدد الإلكترونات على عدد المدارات عند مستوى طاقة معين ، حيث يمثل المدار حجمًا من الفضاء داخل الذرة يوجد إلكترون في مستوى طاقة معين ، ويمكن أن يحتوي كل مدار على إلكترونين كحد أقصى ، ومستوى الطاقة الأول يحتوي على مدار واحد لذا فهو مشغول بإلكترونين ، بينما يحتوي مستوى الطاقة الثاني على أربعة مدارات ، لذا فهو يحتوي على ثمانية إلكترونات.
المستويات الخارجية
تسمى الإلكترونات الموجودة في الغلاف الخارجي للذرة إلكترونات التكافؤ ، لأنها ذات أهمية خاصة لأنها تحدد العديد من خصائص الذرة.
تكون الذرة أكثر استقرارًا إذا كان مستوى طاقتها الخارجية يحتوي على أكبر عدد من الإلكترونات ، على سبيل المثال: يحتوي الهيليوم على إلكترونين ، وكلاهما موجود في مستوى الطاقة الأول ، ولأن مستوى الطاقة الأول يستوعب إلكترونين فقط ، مستوى طاقة الهيليوم ممتلئ ، مما يجعل ذرة الهليوم أكثر استقرارًا ، ويقل احتمال تفاعل ذرات الهيليوم مع الذرات الأخرى لأن مستواها مكتمل بالإلكترونات.
مثال آخر: عنصر الفلور والليثيوم ، يحتوي الفلور على سبعة إلكترونات في مستواه الخارجي وهو مستوى الطاقة الثاني ، لذلك يجب أن يكتسب إلكترونًا واحدًا حتى يصبح أكثر استقرارًا ، ويحتوي الليثيوم على إلكترون واحد في مستواه الأخير وهو الثاني مستوى الطاقة ، لذلك يجب أن يفقد إلكترونًا واحدًا حتى يصبح أكثر استقرارًا ؛ يعتبر كل من الفلور والليثيوم من العناصر شديدة التفاعل ، بسبب عدد إلكترونات التكافؤ لكل منهما. سيكتسب الفلور إلكترونًا واحدًا بسهولة ، وسوف يتخلى الليثيوم بسهولة عن إلكترون واحد. عندما يحدث تفاعل بين الليثيوم والفلور ، ينقل الليثيوم إلكترونه إلى الفلور.
وفي الختام تم توضيح مستويات الطاقة في الذرة وكيفية توزيع الإلكترونات فيها. كما تعلمنا عن المستويات الخارجية وخصائصها التي تحدد عدد إلكترونات التكافؤ التي لها أهمية كبيرة في حدوث التفاعلات الكيميائية.