فيديو السؤال: تحديد المجموعة التي ينتمي إليها عنصر مجهول من خلال طاقات تأينه المتتالية الكيمياء • الصف الثاني الثانوي

نسخة الفيديو النصية

طبقًا لطاقات التأين المتتالية للعنصر ‪X‬‏ الموضحة في الجدول التالي، ما المجموعة التي ينتمي إليها العنصر ‪X‬‏ في الجدول الدوري؟ أ: المجموعة الأولى، ب: المجموعة الثانية، ج: المجموعة الثالثة، د: المجموعة الرابعة.

في هذا السؤال، علينا تحديد مجموعة الجدول الدوري التي ينتمي إليها العنصر ‪X‬‏ من خلال طاقات تأينه المتتالية.

سنبدأ بتعريف طاقة التأين الأولى، وهي كمية الطاقة اللازمة لإزالة الإلكترون الأقل ارتباطًا من ذرة غازية معزولة. وتمثل هذه المعادلة طاقة التأين الأولى لذرة من البورون. نلاحظ أن هذه العملية ينتج عنها كاتيون من البورون شحنته واحد موجب وإلكترون واحد مقابل كمية محددة من الطاقة. ويمكننا التعبير عن طاقتي التأين الثانية والثالثة بمعادلتين متماثلتين. في حالة طاقة التأين الثانية، يفقد كاتيون البورون الذي شحنته واحد موجب إلكترونًا واحدًا. ويفقد كاتيون البورون الذي شحنته اثنان موجب إلكترونًا آخر أثناء التأين الثالث.

يمكننا استخدام هذه المعادلات لفهم ما تعنيه طاقات التأين المتتالية. إنها كميات الطاقة اللازمة للإزالة المتتالية للإلكترونات من عنصر واحد في حالته الغازية. ورغم أن طاقات التأين الثلاث الأولى هذه تزداد بالفعل، فهي لا تختلف اختلافًا كبيرًا. وذلك لأن الإلكترونات الثلاثة الأولى المزالة هذه تشغل الغلاف الإلكتروني الخارجي نفسه. ترتبط قيم طاقة التأين بالغلاف الإلكتروني الذي يشغله الإلكترون الذي يزال، وترتبط أيضًا بالمسافة بين الإلكترون والنواة.

من السهل نسبيًّا إزالة إلكترونات التكافؤ الأبعد عن النواة. أما الإلكترونات الداخلية فهي أقرب إلى النواة، وبذلك تكون قوة التجاذب بينها وبين النواة أقوى وتلزم كمية من الطاقة أكبر بكثير لإزالتها. ونظرًا لأن إلكترونات التكافؤ الثلاثة الأولى هذه التي أزيلت تشغل الغلاف الإلكتروني نفسه، فهي تبعد المسافة نفسها عن النواة.

لنلق نظرة الآن على طاقة التأين الرابعة للبورون. تختلف قيمة طاقة التأين الرابعة اختلافًا كبيرًا عن القيم الثلاث الأولى؛ حيث تبلغ 25026 كيلوجول لكل مول. ذلك لأن الإلكترون الرابع الذي أزيل هو إلكترون داخلي، وهو أقرب بكثير إلى النواة. ومن ثم يلزم المزيد من الطاقة لإزالته. يخبرنا نمط قيم طاقة التأين المتتالية بمعلومات مفصلة عن التوزيع الإلكتروني للعنصر، ومن ثم موقعه في الجدول الدوري.

لنلق نظرة على جدول طاقات التأين للعنصر ‪X‬‏ لتحديد مجموعة الجدول الدوري التي ينتمي إليها هذا العنصر. تزداد طاقات التأين الثلاث الأولى للعنصر ‪X‬‏ لكنها لا تختلف اختلافًا كبيرًا. وتزداد قيمة طاقة التأين الرابعة عن طاقة التأين الثالثة زيادة ملحوظة. وهذا يشير إلى أن الإلكترون الرابع الذي أزيل من العنصر ‪X‬‏ يقع في غلاف إلكتروني داخلي. من المرجح إذن أن يحتوي العنصر ‪X‬‏ على ثلاثة إلكترونات تكافؤ، وأن يقع في المجموعة الثالثة أو المجموعة 13 في الجدول الدوري.

إذن، المجموعة التي ينتمي إليها العنصر ‪X‬‏ في الجدول الدوري هي تلك المذكورة في الخيار ج؛ المجموعة الثالثة.