Atoms and Shells — the Lone Outer Electron
أغلفة الإلكترونات تمتلئ وفق النمط 2 و8 و18 و32 — وينتهي النحاس بإلكترونه التاسع والعشرين جالسًا وحده في غلاف يسع اثنين وثلاثين. وهو أبعدها جميعًا، وr مربعة في قانون كولوم، فتكفي دفعة صغيرة جدًا لتحريره.
كيف تستخدم هذه المحاكاة
- اضغط Hydrogen لأبسط الحالات — إلكترون واحد في غلاف واحد
- اضغط Helium لترى غلافًا ممتلئًا تمامًا ومربوطًا بإحكام
- اضغط Copper لتجد الإلكترون التاسع والعشرين وحده في الغلاف الأخير
- قارن بُعد الإلكترون الخارجي عن نواته في كل حالة
ما الذي تلاحظه
- سعات الأغلفة تجري 2 و8 و18 و32، مطابقةً لقاعدة 2n²
- غلاف النحاس الخارجي يحوي إلكترونًا واحدًا حيث يسع اثنين وثلاثين
- غلاف الهيليوم الممتلئ يمسك إلكتروناته بإحكام ولا يتخلى عن أي منها
- مضاعفة المسافة عن النواة تُنقص جذب كولوم إلى الربع
- هذا الإلكترون الخارجي الواحد ضعيف الارتباط لكل ذرة هو ما يجعل النحاس موصلًا جيدًا
الفيزياء وراءها
سعة الغلاف تتبع 2n²، فتعطي 2 و8 و18 و32 للأغلفة الأربعة الأولى. وإلكترونات النحاس التسعة والعشرون تملأ الأغلفة الثلاثة الأولى تمامًا وتترك إلكترونًا واحدًا في الرابع. وجذب كولوم الذي يربط إلكترونًا بالنواة هو F = ke²/r²، فيتناقص كمربع المسافة؛ والإلكترون الخارجي الوحيد هو الأبعد عن النواة والمحجوب بالثمانية والعشرين الذين بداخله. ومن ثم فطاقة ربطه ضئيلة، ولهذا يطلق النحاس نحو إلكترون حر واحد لكل ذرة عند درجة حرارة الغرفة.