التكوين الإلكتروني هو مصطلح يستخدم لوصف توزيع الإلكترونات في الذرة. وهو يتبع مجموعة من القواعد المبنية على ميكانيكا الكم، والتي تساعدنا على فهم كيفية تفاعل الذرات مع بعضها البعض لتكوين الجزيئات والمركبات. إن معرفة التكوين الإلكتروني للذرة يسمح لنا بالتنبؤ بخصائصها الكيميائية، وتفاعلها، وأنواع الروابط التي يمكن أن تشكلها.
يتم ترتيب الإلكترونات الموجودة في الذرة في أغلفة حول النواة. وتسمى هذه الأغلفة أيضًا مستويات الطاقة ويتم تسميتها \(K, L, M, N,\) وهكذا، بدءًا من الأقرب إلى النواة. يمكن لكل غلاف أن يحتوي على عدد أقصى معين من الإلكترونات: \(2n^2\) ، حيث \(n\) هو عدد الغلاف. لذلك، يمكن للغلاف الأول (K) أن يحمل ما يصل إلى 2 إلكترونًا، والغلاف الثاني (L) حتى 8، والغلاف الثالث (M) حتى 18، وهكذا.
داخل هذه الأغلفة، يتم تنظيم الإلكترونات بشكل أكبر في مستويات فرعية أو مدارات، تسمى \(s, p, d,\) و \(f\) . يمكن للمدار \(s\) أن يحمل ما يصل إلى 2 إلكترون، \(p\) ما يصل إلى 6، \(d\) ما يصل إلى 10، و \(f\) ما يصل إلى 14. ترتيب الإلكترونات داخل هذه المدارات كما يلي ثلاث قواعد رئيسية: مبدأ أوفباو، مبدأ استبعاد باولي، وقاعدة هوند.
تتم كتابة التكوينات الإلكترونية من خلال سرد عدد الإلكترونات في كل مدار، حسب ترتيب امتلاءها. على سبيل المثال، تكوين الهيدروجين، الذي يحتوي على إلكترون واحد، هو \(1s^1\) . الهيليوم، الذي يحتوي على إلكترونين، هو \(1s^2\) .
ومع انتقالنا إلى العناصر التي تحتوي على عدد أكبر من الإلكترونات، تصبح التكوينات أكثر تعقيدًا. على سبيل المثال، الأكسجين الذي يحتوي على ثمانية إلكترونات له تكوين \(1s^2 2s^2 2p^4\) . يوضح هذا الترميز أن الغلاف الأول (الغلاف K) مملوء بالكامل بإلكترونين، والغلاف الثاني (الغلاف L) به إلكترونين في المدار \(s\) و4 إلكترونات في المدار \(p\) .
الصوديوم (Na): يحتوي الصوديوم على 11 إلكترونًا، بالترتيب \(1s^2 2s^2 2p^6 3s^1\) . يوضح هذا التكوين أن الغلافين الأولين ممتلئان بالكامل، وأن الغلاف الثالث يحتوي على إلكترون واحد في المدار \(s\) .
الكلور (Cl): يحتوي الكلور على 17 إلكترونًا، بالترتيب \(1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^5\) . يُظهر هذا التكوين غلافًا أولًا وثانيًا كاملاً، حيث يحتوي الغلاف الثالث على إلكترونين في المدار \(s\) و5 في المدار \(p\) ، مما يجعله أقل من إلكترون واحد حتى يكون ممتلئًا.
الحديد (Fe): يحتوي الحديد، الذي يحتوي على 26 إلكترونًا، على الترتيب \(1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 4s^2 3d^6\) . يشير هذا التكوين المعقد إلى أن مدارات \(d\) تبدأ بالامتلاء بعد امتلاء مدار \(s\) القشرة الرابعة، وفقًا لمبدأ أوفباو.
يعد فهم التكوين الإلكتروني للذرات أمرًا بالغ الأهمية للتنبؤ بسلوكها الكيميائي. العناصر الموجودة في نفس المجموعة من الجدول الدوري لها تكوينات متشابهة في أغلفةها الخارجية، وهو ما يفسر سبب ظهورها لخصائص كيميائية مماثلة. على سبيل المثال، تحتوي جميع الفلزات القلوية على إلكترون واحد في مدارها \(s\) ، مما يؤدي إلى تفاعلها العالي وميلها إلى تكوين أيونات +1.
علاوة على ذلك، يؤثر التكوين الإلكتروني على الخصائص المغناطيسية للذرة، واستقرارها، وأنواع الروابط التي يمكن أن تشكلها. على سبيل المثال، تميل العناصر ذات المدارات الفرعية نصف المملوءة أو المملوءة بالكامل إلى أن تكون أكثر استقرارًا بسبب توزيعها المتماثل للإلكترونات.
يعد التكوين الإلكتروني أحد الجوانب الأساسية في الكيمياء والذي يفسر توزيع الإلكترونات في الذرات. ويتبع مبادئ وقواعد محددة، مما يتيح التنبؤ بالخصائص والسلوكيات الكيميائية للعنصر. ومن خلال دراسة التكوينات الإلكترونية، نكتسب نظرة ثاقبة على الطبيعة التفاعلية للعناصر وتفاعلاتها المحتملة في تكوين الجزيئات والمركبات.
