المدارات الذرية ثلاثية الأبعاد
المعادلات في هذه المحاكاة
| n | عدد الكم الرئيسي | الغلاف: 1 أو 2 أو 3 أو 4 هنا؛ يحدد الطاقة والحجم | |
|---|---|---|---|
| Z | الشحنة النووية Z (1 للهيدروجين؛ أعلى لأيون بإلكترون واحد) | مع إلكترون واحد، تعتمد الطاقة على n وحده، لا على l | |
| E | طاقة المدار | الصفر هو الإلكترون المنتزَع بعيدًا عن النواة؛ −13.6 eV لمدار 1s في الهيدروجين |
بالقيم الحالية:
| l | عدد الكم المداري | 0 = s، 1 = p، 2 = d، 3 = f؛ يحدد الشكل | |
|---|---|---|---|
| m_l | عدد الكم المغناطيسي | من −l إلى +l؛ المدارات الحقيقية x وy وz المعروضة هي تراكيب من +m و−m، فلا يثبت إلا |m_l| | |
| العقد | أسطح لا يوجد عليها الإلكترون أبدًا | العُقد القطرية كرات، والعُقد الزاوية مستويات أو مخاريط تمر بالنواة؛ مجموعها n − 1 |
بالقيم الحالية:
| P(r) | التوزيع القطري | احتمال وجود الإلكترون على بُعد r، في كل الاتجاهات؛ يرسمه المخطط | |
|---|---|---|---|
| a₀ | نصف قطر بور | 52.9 pm، أرجح بُعد لإلكترون 1s في الهيدروجين | |
| r_mp | البُعد الأرجح | أعلى قمة في P(r) |
بالقيم الحالية:
| ⟨r⟩ | متوسط البُعد عن النواة | يستقر عليه المتوسط المتحرك للمواضع المقيسة |
|---|
بالقيم الحالية:
| التوزيع | العنصر للتوزيع الإلكتروني (العدد الذري) | يُملأ بالترتيب 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p، مع قاعدة هوند داخل كل مستوى فرعي والاستثناءات المعروفة مثل الكروم والنحاس |
|---|
بالقيم الحالية:
كيف تستخدم المدارات الذرية ثلاثية الأبعاد
- اختر مدارًا. كل نقطة في السحابة مكان قد يوجد فيه الإلكترون، مأخوذ من دالة موجة الهيدروجين، فتكون السحابة كثيفة حيث يرجح وجود الإلكترون ومتفرقة حيث لا يرجح. الأزرق والبرتقالي يبينان إشارة (طور) دالة الموجة، وهي مهمة حين تتداخل المدارات لتكوين الروابط.
- فعّل «اقطع النصف الأمامي لترى الداخل»: مدارات 2s و3s و4s تخفي عقدًا كروية، أي طبقات لا يوجد فيها الإلكترون أبدًا، تظهر في رسم التوزيع القطري كفجوات بين القمم. والومضة البيضاء قياس واحد لموضع الإلكترون؛ ويبين الرسم الزمني المسافات المقيسة ومتوسطها التراكمي، الذي يستقر عند ⟨r⟩.
- ارفع الشحنة النووية لترى المدار ينكمش كـ 1 ÷ Z في أيون بإلكترون واحد مثل He⁺ أو Li²⁺، وحرّك منزلق العنصر لتحصل على التوزيع الإلكتروني لأي عنصر حتى الزينون، مع عدد الإلكترونات المنفردة وفق قاعدة هوند. ويبين محاكي ذرة بور النموذج الكوكبي الأقدم والخطوط الطيفية.
الأسئلة الشائعة
ما المدار الذري؟
دالة موجية تصف أين يرجح وجود إلكترون في ذرة. مربعها يعطي كثافة الاحتمال، فالمدار ليس مسارًا بل سحابة احتمال. كل مدار يتسع لإلكترونين على الأكثر، بغزلين متعاكسين. وتحدد شكله أعداد الكم: n الحجم والطاقة، وl الشكل (s وp وd وf)، وm_l الاتجاه.
لماذا للمدارات p فصّان؟
الجزء الزاوي لمدار p يتناسب مع x أو y أو z، موجب على جانب من النواة، وسالب على الآخر، وصفر في المستوى بينهما. ذلك المستوى عقدة زاوية. وللفصين طوران متعاكسان، هنا بالأزرق والبرتقالي؛ والإلكترون مرجح بالقدر نفسه في أي منهما ولا يوجد أبدًا في المستوى العقدي.
ما العقد القطرية والزاوية؟
سطوح تساوي فيها دالة الموجة صفرًا. للمدار n − 1 عقدة إجمالًا: l عقدة زاوية (مستويات أو مخاريط تمر بالنواة) وn − l − 1 عقدة قطرية (كرات). فلا شيء في 1s، وكرة في 2s، ومستوى في 2p، وعقدتان زاويتان في 3d، وثلاث في 4f.
لماذا يمتلئ 4s قبل 3d؟
في الذرات كثيرة الإلكترونات، تحجب الإلكترونات الداخلية النواة، والإلكترون s الذي يقضي جزءًا من الوقت قريبًا جدًا من النواة يكون أقل حجبًا من إلكترون d. هذا يخفض 4s إلى ما دون 3d بقليل في البوتاسيوم والكالسيوم. وحين تبدأ 3d بالامتلاء تعود إلى ما دون 4s، ولهذا تفقد الفلزات الانتقالية إلكترونات 4s أولًا عند تكوين الأيونات، ويأخذ الكروم والنحاس 3d⁵ 4s¹ و3d¹⁰ 4s¹.
تقول إن WebGL معطّل.
يحتاج العرض ثلاثي الأبعاد إلى WebGL، وهو موجود في كل المتصفحات الحالية. قد يكون معطّلًا إن كان تسريع العتاد مطفأً في إعدادات المتصفح، أو بسبب برنامج تشغيل رسومي قديم جدًا. فعّل تسريع العتاد أو جرّب متصفحًا آخر.
هل يُرفع أي شيء؟
لا. يرسم متصفحك نفسه المحاكاة بـ WebGL؛ لا يُرسل شيء إلى أي مكان، وتستمر في العمل دون اتصال بعد تحميل الصفحة.