برای حل این سوال، باید اطلاعاتی در مورد تعداد الکترونها در لایههای انرژی مختلف داشته باشیم.
با استفاده از مدل کوانتومی اتم، تعداد الکترونهای هر لایه به صورت زیر محاسبه میشود:
- لایه اول (n=1): حداکثر 2 الکترون
- لایه دوم (n=2): حداکثر 8 الکترون
- لایه سوم (n=3): حداکثر 18 الکترون
- لایه چهارم (n=4): حداکثر 32 الکترون
در سوال آمده که در لایه سوم 12 الکترون و در لایه چهارم 2 الکترون وجود دارد.
۱) الف: برای تعیین جایی که "به طور کامل از الکترون پر شده است"، باید بدانیم که لایه سوم حداکثر 18 الکترون ظرفیت دارد؛ بنابراین چون 12 الکترون دارد، کامل پر نشده است. لایه چهارم هم 2 الکترون ظرفیت دارد و 2 الکترون دارد، اما ظرفیت نهایی آن 32 الکترون است، بنابراین کامل پر نشده است.
۲) ب: به چند الکترون با l=2 وجود دارد؟
عدد کوانتومی سمتی (l) نشاندهنده نوع زیرلایه است:
- l=0 (زیرلایه s)
- l=1 (زیرلایه p)
- l=2 (زیرلایه d)
- l=3 (زیرلایه f)
لایه سوم (n=3) میتواند زیرلایه d (l=2) داشته باشد و دارای حداکثر 10 الکترون در زیرلایه d باشد. با توجه به اینکه مجموع الکترونها در لایه سوم 12 است، این احتمال وجود دارد که 10 الکترون در زیرلایه d باشند(بقیه در زیرلایههای s و p)، این به شرطی ممکن است که بقیه زیرلایهها پر شده باشند.
بنابراین پاسخ قسمت ب: تا 10 الکترون میتواند زیرلایه d را در بگیرد.
این تحلیل بر اساس اطلاعات کلی از لایههای الکترونی است و ممکن است نیاز به اطلاعات بیشتر داشته باشد که بهطور دقیقتر پاسخ داده شود.
