تعددية (كيمياء)

تعددية في كيمياء الكم و الفيزياء (بالإنجليزية: Multiplicity) هي تعددية خطوط طيف ذرة أو جزيء ، وهي متعلقة بتعددية حالات الإلكترون /أو حالات الإلكترونات في النظام الذري أو نظام الجزيء.

تستخدم التعددية في كيمياء الكم لتفرقة بين عدة حالات للإلكترونات في ذرة أو جزيء ما ، و تتسم بإمكانية انفطارها تحت تأثير مجال كهربائي أو مجال مغناطيسي خارجي . تختلف تلك الحالات فيما بينها بسبب إتجاه العزم المغزلي الكلي فقط . وتعرف التعددية بالعلاقة :

2S+1 = التعددية

حيث:

S العدد الكمومي المغزلي الكلي.

والتعددية تختص بتحديد عدد الإلكترونات "المنفردة" في مدار في الذرة (أي ليس لها زوج ، حيث يشغل عادة زوج من الإلكترونات كل مدار ، ويكونان معكوسان الزخم المغزلي ، فتصبح محصلتهما للزخم المغزلي مساوية للصفر) . وتصف قاعدة هوند التعددية ، حيث تقول : يفضل الشغل المنفرد للإلكترونات في المدارات ذات مستوى طاقة واحد . ونتيجة ذلك هو شغل مدارات مختلفة بإلكترونات منفردة أو مزدوجة ، وبهذا تتحدد التعددية .

تـُحسب التعددية بالعلاقة 2S+1.

حيث S مجموع العزوم المغزلية .

ولكن للتبسيط نضع s = ½ ( وهو الزخم المغزلي للإلكترون المنفرد ). فإذا كانت الإلكترونات مزدوجة في الذرة يكون الزخم المغزلي الكلي S = 0 ، وبالتالي نحصل على التعددية = 2(0) + 1 = 1 . وتسمى تلك الحالة منفردة singlet ، وينشأ عن هذا الإلكترون خط واحد في طيف العنصر . أما إذا احتوى جزيئ على إلكترون منفرد واحد تكون S = +½ ، وبالتالي تصبح التعددية 2S + 1 = 2, وهذه الحالة تسمى زوجية doublet ، (أي يظهر خطين في الطيف لتلك الحالة) . وإذا وجد في الذرة أو الجزيئ إلكترونان منفردان فتصبح S = 1 ، وتكون التعددية ثلاثية triplet وهكذا .

التعددية في الأنظمة عديدة الالكترونات

في الذرات و الأيونات التي لها إلكترونات عديدة وكذلك في الجزيئات نقوم بحساب عدد الكم المغزلي الكلي ${\displaystyle S\!\,}$ لمجموع الإلكترونات باستخدام المعادلة التالية . وإذا كان في الذرة عدد ${\displaystyle i}$ من الإكترونات نستطيع حساب ${\displaystyle S}$ كالآتي (هذا ينطبق على ذرة أو جزيء أو أيون) :

${\displaystyle S=\left|\sum _{i}m_{s_{i}}\right|,}$

حيث ${\displaystyle m_{s_{i}}}$ عدد الكم المغزلي للإلكترون i.

ونظرا لأن الإلكترونات الزوجية لا تشارك في قيمة S (حيث أن عزميهما المغزليان متعاكسان) فيمكننا اخذ الإلكترونات المنفردة وحدها في الاعتبار . والعزم المغزلي للإلكترون مقداره ${\displaystyle s=+1/2\!\,}$ ، وبجمع العزوم الكمومية المغزلية للإلكترونات المنفردة في ذرة أو جزيء أو أيون نحصل على :

${\displaystyle S=n_{\text{unpaired}}/2}$

النظام	مثــال	إلكترونات في حالة قاعية		عدد كم مغزلي كلي ${\displaystyle S\!\,}$	التعددية ${\displaystyle 2S+1\!\,}$	حالة قاعية
		إلكترونات مزدوجة	إلكترونات منفردة
معظم الجزيئات	جزيء الهيدروجين H-H	( 1x2)	0	0/2 = 0	2x0+1 = 1	Singlet
جذر	أول أكسيد النيتروجين •N=O وبالتالي N-O•	5x2	1	1/2	2x(1/2)+1 = 2	Doublet
جذرين مترابطين	•O-O• أكسجين	5x2	2	2/2 = 1	2x1+1 = 3	Triplet
أيونات فلزات, على الأخص فلزات المجموعات الثانوية * ، و المعقدات التساندية		…x2	${\displaystyle \geq 2}$	${\displaystyle \geq 1}$	${\displaystyle \geq 3}$	Triplet, Quartet, …

• ) مجموعات الفلزات الثانوية طبقا للجدول الدوري للعناصر.

نظام بإلكترون منفرد واحد

نتصور عادة بالنسبة للزخم المغزلي للإلكترون أن الإلكترون يلف حول محوره ، ولكن هذا مجرد تصور ، والحقيقة هي أن الزخم المغزلي صفة من صفات الجسيمات ، وهي ثابتة لا تتغير . و في الفيزياء نقرن خاصية لغلأكترون هذه بالعدد الكمومي المغزلي ${\displaystyle s=1/2\!\,}$. وتكون التعددية في نظام به إلكترون منفرد واحد ${\displaystyle 2s+1=2\!\,}$ و بالتالي فهي حالة "زوجية".

اقرأ أيضا

• عدد كم مغزلي
• عدد الكم الرئيسي
• عدد الكم المغناطيسي
• عدد الكم المداري
• ذرة
• نموذج بور للذرة
• مغنطون بور
• تأثير زيمان
• تأثير شتارك
• تجربة فرانك-هرتز
• رمز تعبير

موسوعات ذات صلة :

• موسوعة كيمياء فيزيائية
• موسوعة ميكانيكا الكم
• موسوعة الكيمياء
• موسوعة الفيزياء