آرایش الکترونی چیست؟

می دانیم که الکترون ها در اتم به دور هسته در گردش اند. «نیلز بور» دانشمند و فیزیکدان دانمارکی ثابت کرد که الکترون ها در مدار های مشخصی قرار دارند. امروزه مشخص شده است که اتم یک تا هفت مدار دارد که هر مدار مقدار خاصی اتم می گیرد. هر مدار یک تا چهار اوربیتال (ابر الکترونی) را شامل می شود. مدار اول ظرفیت 2 الکترون، مدار دوم ظرفیت 8 الکترون، مدار سوم ظرفیت 18 الکترون و مدارهای چهارم، پنجم، ششم و هفتم هم ظرفیت قرارگیری 32 الکترون را دارند.

اوربیتال S ظرفیت 2 الکترون، اوربیتال P ظرفیت 6 الکترون، اوربیتال D ظرفیت 10 الکترون و اوربیتالF ظرفیت 14 الکترون را دارند، بنابراین مدار اول فقط از اوربیتال S، مدار دوم از اوربیتال های S و P، مدار سوم از اوربیتال های S،P و D و مدارهای چهارم، پنجم، ششم، هفتم از اوربیتال های S،P،D و F ساخته شده اند. آرایش الکترونی منظور از عبارتی است که نشان می دهد الکترون های یک اتم چگونه قرار گرفته اند. مثلا:

1Sn 2Sn 2Pn 3Sn 3Pn 3Dn 4Sn 4Pn 4Dn 4Fn این آرایش نشان می دهد که در این اتم، تعداد n الکترون در اوربیتال S مدار اول، n الکترون در اوربیتال S مدار دوم، n الکترون در اوربیتال P مدار دوم و ... قرار گرفته اند. در قرار گرفتن الکترون ها قاعده ای وجود دارد، در این قاعده پس از این که در مداری 8 الکترون جا گرفت، الکترون ها به مدار بعدی می روند و پس از پر کردن اوربیتال S مدار بعدی، پر کردن مدار قبلی را ادامه می دهند. پس، همیشه تعداد الکترون مدار آخر اتم 8 یا کمتر است. مثلا:

1S2 2S2 2P6 3S2 3P6 4S2 3D10 این آرایش الکترونی فلز روی است، همان طور که مشاهده کردید پس از آنکه 8 الکترون در مدار سوم جای گرفتند، با آنکه ظرفیت بیشتری دارد اما الکترون ها به سراغ اوربیتال S مدار بعدی رفته و سپس به مدار سوم بازگشتند. البته در این مورد استثنائاتی وجود دارند که در آن ها اوربیتال S کاملا پر نشده و فقط یک الکترون می گیرد.

مشاهده اتم ها در میکروسکوپ!

همه ما با میکروسکوپ های نوری آشنا هستیم. با نور خورشید یا لامپ کار می کنند و قابلیت این را دارند که تصاویر را تا 1200 برابر بزرگ کنند. با این میکروسکوپ ها می توان سلول ها، موجودات پرسلولی ساده، موجودات تک سلولی، هاگ ها،آغازیان ساده و هسته ی سلول ها را مشاهده کرد. ولی باید بدانیم که سلول ها اجزای کوچک تری به نام اندامک (مثلا میتوکندری) دارند که هر کدام از هزاران پلی مر پروتئین ساخته شده اند. هر پروتئین از حداقل ده هزار مولکول آمینو اسید تشکیل شده است. پس مولکول آن قدر کوچک و ریز است که نمی توان تصور کرد و اتم ها از مولکول ها هم کوچک ترند!

در سال 2001 محققان آمریکایی توانستند با استفاده از میکروسکوپ الکترونی که با پرتاب الکترون ها به سمت نمونه کار می کند، مولکول های درشت مانند پروتئین، پلاستیک، پلی اتیلن، پلی پیتید و ... را ببینند. چند ماه بعد با استفاده از همان میکروسکوپ ها مولکول های ریز مانند کربن دی اکسید، آب، اکسیژن، متان و ... هم دیده شدند.

اکنون محققان آزمایشگاه اوک ریج آمریکا توانستند با بهره گیری میکروسکوپ تونلی روبشی (STEM) برای اولین بار اتم های سنگین و سبک را نیز مشاهده کنند، مانند اتم کربن، اکسیژن، بور، کلر و ... . قیمت این میکروسکوپ ها پنج میلیون دلار (معادل شانزده میلیارد تومان) برآورد شده است.

معرفی چند آنیون دیگر

ادامه ی پست قبلی.

نام آنیون	فرمول شیمیایی	مقدار بار آنیون
آلومینات	AlOH4,AlO2,AlO3,Al2O4	1-,2-,3-
اکسید	O	2-
پرمنگنات	MnO4	1-
پراکسید	O2 (دو اتم اکسیژن با هم پیوند داشته باشند)	2-
برمید	Br	1-
یدید	I	1-
هیدرید	H	1-
هیدروبورات	HB	4-
فلوئورید	F	1-
فروسیانید	Fe(CN)6	4-
تلورید	Te	2-
سلنید	Se	2-
کاربید	C (با یک یا چند اتم فلز پیوند داشته باشد)	2-,4-,6-
سیلیسید	Si	2-,4-
سیلیکات	SiO,SiO2,SiO4	2-,4-,6-
کربونیل	CO (با یک یا چند اتم فلز پیوند داشته باشد)	2-
فتالوسیانین	C32H16N8	2-
اتیل	C2H5	2-
فرات	FeO4	2-

آزمایش رادرفورد

ارنست رادرفورد فیزیکدان هسته ای نیوزیلندی - انگلیسی بود که در سال 1909 با طراحی و انجام آزمایشی مشهور شد. وی ورقه ای بسیار بسیار نازک (به قطر چند اتم) از طلا را در معرض اشعه ی آلفا قرار داد. اشعه ی آلفا موجی الکترومغناطیس و بسیار خطرناک است که از دو پروتون و دو نوترون تشکیل شده و بار خالص آن مثبت است. 

وقتی ذرات اشعه ی آلفا به ورقه طلا برخورد کردند به سه دسته تقسیم شدند: 

1- بیشتر از آنها در همان مسیر مستقیم به حرکت ادامه می دادند که نشان دهنده ی این بود که بیشتر اتم فضای خالی است. 

2- برخی از آنها در مسیرشان منحرف و کج می شدند که نشان می داد اتم دارای ذرات منفی (الکترون) است که ذرات مثبت آلفا را جذب کرده اند. 

3- بقیه ی پروتون ها پس از برخورد به اتم طلا باز می گشتند که نشان می داد اتم علاوه بر ذرات منفی، ذرات مثبت (پروتون) هم دارد که ذرات مثبت آلفا را دفع می کنند. 

رادرفورد در مدلی که ارائه کرد گفت که بیشتر اتم فضای خالی است و دارای ذرات مثبت در هسته ای کوچک و ذرات منفی در اطراف هسته هم می باشد.