التشكيل الالكتروني. مبدأ الاستبعاد لباولي

Electronic configuration. Pauli exclusion principle

هنالك عدد من القواعد التي تعين كيفية توزع الالكترونات في الذرة، أي تعين التشكيل الالكتروني لذرة ما. إن أهم هذه القواعد هو مبدأ الاستبعاد الذي وضعه العالم باولي، وبنص: أنه لا يمكن لأكثر من الكترونين شغل أي مدار ذري واحد، ويجب أن يكون لهذين الالكترونين لفان (برمان) ذاتيان متعاكسان (spins). ويقال عن الالكترونين اللذين لهما لف ذاتي متعاكس أنهما متزاوجان، أما الالكترونان المتماثلان باللف الذاتي فيميلان الى الابتعاد بعضهما عن بعض قدر المستطاع. وهذا الميل هو الأكثر الأهمية من بين العوامل التي تعين أشكال وخواص الجزيئات.

لقد طور مبدأ الاستبعاد العالم ولفغانغ باولي الابن في عام 1925 (في معهد الفيزياء النظرية، هامبورغ، ألمانيا) وقد دعي حجر الزاوية في الكيمياء.

يعطينا الجدول 1.1 التشكيل الالكتروني للعناصر العشرة الأولى في الجدول الدوري ويمكن أن نرى أن المدار الالكتروني لا يشغل قبل أن تمتلئ المدارات ذات الطاقة الأدنى منه (مثلا يمتلئ 2s بعد 1s، و 1s، و 2p بعد 2s).

الجدول 1.1: التشكيل الالكتروني

ونلاحظ، كذلك، أن مداراً ما لا يشغل بزوجين من الالكترونات حتى تشغل المدارات الأخرى ذات الطاقة المتكافئة له بالكترون واحد (المدارات 2p مثلا). تؤلف الالكترونات 1s الطبقة shell الأولى التي تستوعب الكترونين، تتألف الطبقة الثانية التي تتسع لثمانية الكترونات من المدارات 2s و 2p. العناصر التي تلي العشرة الأولى فإنها تحوي طبقة ثالثة تتألف من المدارات 3s والمدارات 3p، وهكذا.