بررسی کامل جملات طیفی در شیمی معدنی (قسمت اول: ریز حالت)

جملات طیفی یا جمله های طیفی چه هستند؟ چه مفهومی بنیادینی پشت آن ها وجود دارد؟ اهمیت یادگیری آن ها در چیست؟ چه کاربردی دارند؟ و…

حالت های مختلف اتمی و جملات طیفی

پیش از پرداختن به بحث حالت های مختلف اتمی و بعد دخیل کردن جملات طیفی به آن، ابتدا باید درباره قاعده های دیگری صحبت کنیم. بیایید بحث خودمان را از آرایش الکترونی شروع کنیم.

آرایش الکترونی و حالت های هم ارز

همه ما از دبیرستان با آرایش الکترونی آشنا شده و حتما ترتیب آن را همانند یک شعر حفظ کرده ایم. ما می دانیم که بر اساس قاعده آفبا، اگر از هیدروژن شروع کنیم و بعد یکی یکی الکترون اضافه کنیم؛ به ترتیب می توانیم اتم های مختلف را به لحاظ آرایش الکترونی معرفی کنیم. پس برای یک سری کلی داریم:

آرایش الکترونی

ما از این سری استفاده می کنیم و آرایش الکترونی همه اتم ها را به دست می آوریم. همه این آرایش ها در نهایت به یک لایه والانس (لایه ظرفیت) خاص ختم می شود. این لایه والانس است که تعیین کننده خواص شیمیایی و واکنش پذیری اتم می باشد.

گاهی این لایه والانس تنها یک آرایش خاص را می تواند به خود بگیرد. مثلا در اتم نئون آرایش لایه والانس به صورت لایه والانس نئون است و حالت دیگری وجود ندارد. اما درمورد بسیاری از اتم ها، آرایش لایه والانس می تواند بیش از 1 حالت داشته باشد. به عنوان مثال، به آرایش الکترونی بور (B) در حالت پایه توجه کنید:

 

آرایش الکترونی بور

جفت الکترون اوربیتال 2s که تنها یک حالت دارند؛ چون اوربیتال پر است و بر اساس اصل طرد پاولی این دو الکترون باید اسپین های مخالف هم داشته باشند پس تنها یک حالت ممکن بوده و حالت دیگری نمی تواند داشته باشد. یعنی یک الکترون با اسپین + و الکترون دیگر با اسپین – در کنار هم قرار می گیرد.

اما تک الکترون موجود در اوربیتال p می توانند به چند حالت مخلف قرار گرفته باشد. همانطور که از آرایش الکترونی معلوم است؛ تک الکترون در زیر لایه p واقع شده است.

ما می دانیم که زیر لایه p شامل سه اوربیتال با اعداد 1- و 0 و 1 است. و همچنین می دانیم که هر اوربیتال در حالت پر می تواند پذیرای دو الکترون و یا در حالت خالی، بدون الکترون باشد. از طرفی می دانیم که هر الکترون می تواند اسپیش + و یا – به خود بگیرد. بنابراین حالت های مختلفی را می توان برای تک الکترون موجود در زیر لایه p اتم بور در نظر گرفت.

این الکترون می تواند در اوربیتال با عدد 1 یا 0 یا 1- واقع شده باشد که تا به اینجا سه حالت ممکن به وجود آمد. حال فرض کنید که در این سه حالت، اسپین الکترون مثبت بود. بنابراین سه حالت با اسپین منفی نیز ممکن است که درست به اندازه سه حالت با اسپین + امکان وقوع دارد. پس جمعا 6 حالت ممکن برای قرار گیری یک الکترون در اوربیتال p می تواند وجود داشته باشد.

خب این تا به اینجا بدیهی به نظر می رسد. اما یک سوال، کدامیک از این حالت ها رخ می دهد؟ یا به عبارت دیگر، کدامیک از این حالات مختلف در حالت پایه اتم بور وجود دارد و کدامیک غیر ممکن است؟ این ها سوالاتی هستند که ما با استفاده از جملات طیفی به آن ها پاسخ می دهیم. جملات طیفی، در واقع می توانند حالت های ممکن از غیر ممکن را جدا کنند.

به هر یک از این حالات مختلف، یک ریز حالت گفته می شود. به عنوان مثال، تک الکترون موجود در اوربیتال p اتم بور، دارای 6 ریز حالت مختلف است. داشتن درک صحیح از ریز حالت های ممکن به ما دستاورد های بسیار جالبی خواهد داد.

ما بعدا از این جملات طیفی به صورت گسترده استفاده خواهیم کرد و می توانیم با استفاده از آن ها، طیف سنجی های مختلف را توضیح داده و درباره ویژگی های مختلف اتم ها در ترکیبات مختلف صحبت کنیم.

جملات طیفی، در واقع روش های مختلف پخش شدن الکترون ها را مشخص کرده و به هر یک از آن ها ویژگی های خاصی را نسبت می دهند. ما بعدا با استفاده از همین ویژگی ها، پیش بینی های بسیار جالبی از رفتار مولکول ها و اتم ها در حالت های مختلف را خواهیم داشت.

در مقالات بعدی به بررسی مرحله به مرحله جملات طیفی و راه های به دست آوردن آن ها خواهیم پرداخت.

LinkedIn
Skype
WhatsApp
Telegram
Email
Print

دیدگاه‌ خود را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *