البروتون

بروتون الروابط مفعلة الي ويكبيديا

من ويكيبيديا، الموسوعة الحرة

بروتون
بنية الكوارك في البروتون.
التصنيف	باريون
التكوين	2 أعلى, 1 أسفل
العائلة	فيرميون
المجموعة	هادرون
التفاعل	جاذبية, كهرومغناطيسي, ضعيف, قوي
جسيم مضاد	نقيض البروتون
واضع النظرية	وليام براوت (1815)
المكتشف	إرنست رذرفورد (1919)
الرمز	p, p+, N+
الكتلة	كغم 1.672621637(83)×10−27 938.272013(23) MeV/c2 1.00727646677(10) u [1]
متوسط العمر	>2.1×1029 سنة (ثابت)
الشحنة الكهربائية	+1 e. 1.602176487(40) × 10-19 C[1]
نصف قطر الشحنة	0.875(7) fm
عزم ثنائي القطب الكهربائي	<5.4×10−24 e cm
الاستقطابية الكهربائية	1.20(6)×10−3 fm3
العزم المغناطيسي	2.792847351(28) μN
الاستقطابية المغناطيسية	1.9(5)×10−4 fm3
الدوران	1⁄2
دوران النظير	1⁄2
المكافئ	+1
Condensed	I(JP) = 1⁄2(1⁄2+)

في فيزياء الجسيمات البروتون (كلمة بروتون تعني الأول بالإغريقية) وكان يظن في بادئ الأمر أنه جسيم أولي (لا يتكون من جسيمات أصغر) ولكن تبين فيما بعد خطأ هذا الزعم، والبروتون من مكونات الذرة وله شحنة كهربية موجبة مقدارها 1.6 × 10−19 كولوم، تعادل تماما الشحنة التي يحملها الإلكترون إلا أن الإلكترون شحنته سالبة، وكتلة البروتون مقدارها : 1.672621637×10−27 كيلوجرام، أو ما يقارب 1800 ضعف كتلة الإلكترون. ونظرا لصغر كتلة البروتون بالكيلوجرام عدد صغير جدا يصعب حفظه عن ظهر قلب يستعمل الفيزيائيون وحدة MeV للتعبير عن كتلة الإلكترون وهذه تعادل 938 ميغا إلكترون فولت (MeV).

تدل النتائج التجريبية أن البروتون جسيم مستقر، والحد الأدنى لفترة عمر النصف له 1035 سنة، بالرغم من أن بعض النظريات تنبأت بأن البروتون يمكن أن يتحلل.

تعتبر نواة النظير الأكثر شهرة لذرة الهيدروجين عبارة عن بروتون مفرد. ونويات العناصر الأخرى عبارة عن بروتونات ونيوترونات موجودة معاً عن طريق القوة النووية. ويكون عدد البروتونات الموجودة في النواة هي المسئولة عن الخواص الكيميائية للذرة وتعريف هذا العنصر الكيميائي.

يتم تصنيف البروتونات على أنها باريون وتتكون من 2 كوارك أعلى و 1 كوارك أسفل، ويوجدوا معا أيضاً عن طريق القوة النووية، بالتداخل مع الجلون. ومعاكس المادة للبروتون هو نقيض البروتون والذي له نفس قدر شحنة البروتون ولكن بشحنة معاكسة.

ونظرا لأن القوة الكهرومغناطيسية أكبر من قوى الجذب فإن شحنة البروتون يجب أن تكون مساوية في المقدار ومعاكسة في الشحنة للإلكترون وإلا فإن الفرق بين الشحنتين سيؤدى إلى تمدد له تأثير كبير على الكون، وأى جسم له قوة جذب (الكواكب والنجوم).

يرجع مصطلح البروتون في الكيمياء والكيمياء الحيوية إلى أيون الهيدروجين H+. وفى هذا السياق تكون المادة المعطاة للبروتون حمضية والمادة المتقبلة للبروتون قلوية (راجع نظرية تفاعل الأحماض مع القلويات.)

 
البروتون تاريخياً

في عام 1919 أجرى إرنست رذرفورد تجربة قذف جسيمات ألفا خلال غاز النيتروجين، وقد أظهرت الومضات وجود نواة الهيدروجين، وقد حدد رذرفورد أن المصدر الوحيد الذي يمكن أن يأتي منه نواة الهيدروجين هو النيتروجين، وعلى هذا فإن النيتروجين لابد أنه يحتوى على نويات الهيدروجين. وقد اقترح أن نويات الهيدروجين والتي كان لها عدد ذرى يساوى 1، هي جسيم أساسي، وسماها بروتون، من الكلمة الإغريقية بروتوس والتي تعنى الأول.
البروتون في علم الكيمياء
العدد الذري

في علم الكيمياء يعرف عدد البروتونات داخل نواة الذرّة على أنه العدد الذري، والذي يحدد العنصر الكيميائي الذي تنتمي إليه الذرة. على سبيل المثال فإن العدد الذري للكلور يكون 17، وهذا يعني أن كل ذرة كلور تحوي 17 بروتون وأن جميع الذرات المتألفة من 17 بروتون هي ذرات كلور. يتم تعيين الخواص الكيميائية للذرة من جهة أخرى بعدد الكتروناتها (لها شحنة سالبة) والتي يفترض أنها مكافئة لعدد البروتونات (ذات شحنة موجبة) في الذرات المتعادلة بحيث تصبح إجمالي شحنتها صفرا. على سبيل المثال تحتوي ذرة الكلور المتعادلة على 17 الكترون و17 بروتون بينما ذرة الكلور السالبة، Cl-، بها 17 بروتون و18 الكترون لتشكل صافي شحنة قدرها -1 شحنة إلكترون.
الهيدروجين كبروتون

لما كان العدد الذري لعنصر الهيدروجين هو 1، فإن أيون الهيدروجين الموجب (H+) يحوي على بروتون واحد ولايحوي أي إلكترونات ولذا فإن بعض النصوص قد تشير إلى عبارة بروتون كتعبير عن أيون الهيدروجين.
نقيض البروتون
وضع خرق تناظر الشحنة السوية والزمن قيودا صارمة على الخواص النسبية للجسيمات ونقيضاتها، ولذلك فإنه خاضع لاختبارات صارمة. على سبيل المثال، ينبغي أن يكون إجمالي شحنتي البروتون ونقيض البروتون صفرا تماما. لقد تم فحص هذه المساواة بدقة جزء في 108. كذلك تم اختبار تساوي كتلتيهما بدقة أفضل من جزء من 108. عند حبس مضادات البروتونات، في مصيدة بيننغ، أمكن اختبار تساوي نسبتي الشحنة إلى الكتلة للبروتون والإلكترون بدقة جزء في (6×109). أظهر قياس العزم المغنطيسي لمضاد البروتون خطأ مقداره 8×10−3 مغنطون بور نووي، ووجد أنه مساو ومضاد لتلك القيمة في البروتون.
التطبيقات التكنولوجية

البروتون يوجد دائما ً في حالة دوران (مغزلي)، وهذه الخاصية تم استغلالها في مطيافية الرنين النووي المغناطيسي (NMR). وفيه يتم استخدام مجال مغناطيسي للتحقق من وجود الغلاف الموجود حول البروتونات في النواة والذي يتم معرفته بسحابة الإلكترونات الموجودة حول النواة. وعلى هذا يستطيع العلماء معرفة التركيب الجزيئي للجزيء الذي يتم دراسته.
انظر أيضا
فيزياء الجسيمات
جسيم أولي
النيوترون
جسيم دون ذريقائمة الجسيمات
المصادر

C. Amsler et al., "Review of Particle Physics" Physics Letters B667, 1 (2008)
وصلات خارجية
معلومات عن الجسيمات
  وملفات عن: بروتون
تصنيفات:
العلم في عقد 1910
باريونات
دخيل إغريقي
فيزياء نووية
كاتيونات
مسائل غير محلولة في الفيزياءمفاهيم فيزيائية

جدول النظائر

جدول النظائرمن ويكيبيديا، الموسوعة الحرة ومواقع اخري
Chart of Nuclides
  
عن موقع http://www.nndc.bnl.gov/chart/
 

جدول النظائر، مقطوع هنا إلى ثلاثة أقسام من أجل العرض المناسب. وهو يبدأ بالجزء العلوي يسارا (أسود)، وينتهي بالجزء السفلي يمينا (أصفر).

جدول النظائر أو جدول النوكليدات في الفيزياء 
(table of nuclidesأو chart of nuclides)

هو جدول ذو بعدين ويحتوي على مربعات للنظائر. يرتب المحور الرأسي عدد النيوترونات الموجودة في نواة ذرة النظير، ويعطي المحور الأفقي عدد البروتونات فيها. يعرّف كل مربع في الجدول نظير معين، ويعطي عدد مكونات نواته من بروتوناتونيوترونات، كما يبين لون المربع نوع النشاط الإشعاعي. ويتميز هذا الجدول بإعطائه معلومات متعمقة عن الخواص النظائر الإشعاعية للفيزيائي، وهو بمثابة الجدول الدوري الذي يستخدمه الكيميائي لمعرفة ترتيب العناصر وخواصها. جدول النظائر يعطي معلومات عن خواص نواة الذرة، أما الجدول الدوري فيعطي معلومات عن الغلاف الإلكتروني للذرة والتكافؤ.

وصفه واستخدامه
تعني كلمة " نوكليد" نواة الذرة وتأتي هذه التسمية من مكونات النواة وهي البروتونات والنيوترونات، ويُطلق على كل منهما اسم نوكليون. ويبين الجدول التالي جزءا صغيرا من الجدول الكامل، ويتحتوي على الخمسة عشر عنصر الأولين من الجدول الكامل، بغرض التوضيح.

يصف جدول النوكليدات الخصائص النووية لجميع نظائر العناصر بمعنى أنه يعطي خصائص فيزيائية لنواة الذرة مثل النشاط الإشعاعي ونوعه. ويتكون كل عنصر كيميائي من عدة نظائر، يتساوى فيها عدد البروتونات ويختلف عدد النيوترونات فيها. والنظائر الذرية كما تسمى أحيانا قد تكون مستقرة (أي لا تتغير من نفسها) أو يمكن أن تكون نظائر مشعة وهذه غير مستقرة، بل تتحلل إما ب تحلل ألفا أو تحلل بيتا أو تصدر أشعة غاما. ويقارب جدول النوكليدات الجدول الدوري من وجهة ترتيب العناصر، فيعطي الجدول الدوري ترتيب العناصر بحسب خصائصهم الكيميائية حيث لا تختلف الخواص الكيميائية للنظائر المختلفة لعنصر معين. ويرتب جدول النظائر النظائر على المحور الرأسي بحيث نجد نظائر عنصر معين تحت بعضها، مثلما في الشكل بالنسبة للبور-8 (B-8) ،و بور-9 وبور-10 وبور-11 وبور-12.

p	1	2
n	H	He	3	4
0	H		Li	Be	5	6
1	D	3He			B	C	7
2	T	4He	5Li	6Be		8C	N	8
3	4H	5He	6Li	7Be	8B	9C		O	9
4	5H	6He	7Li	8Be	9B	10C	11N		F	10
5	6H	7He	8Li	9Be	10B	11C	12N	13O		Ne	11
6	7H	8He	9Li	10Be	11B	12C	13N	14O			Na	12
	7	9He		11Be	12B	13C	14N	15O	16F	17Ne		Mg	13
	8	10He	11Li	12Be	13B	14C	15N	16O	17F	18Ne	19Na	20Mg	Al	14
			9		14B	15C	16N	17O	18F	19Ne	20Na	21Mg		Si	15
			10	14Be	15B	16C	17N	18O	19F	20Ne	21Na	22Mg	23Al		P
			11			17C	18N	19O	20F	21Ne	22Na	23Mg	24Al	25Si
				12	17B	18C	19N	20O	21F	22Ne	23Na	24Mg	25Al	26Si	27P
				13		19C	20N	21O	22F	23Ne	24Na	25Mg	26Al	27Si	28P

يعطي الترتيب الأفقي عدد البروتونات في النواة، ويبلغ عددهم في عنصر البور 5. لهذا نجد نظائر البور في عامود رقم 5. ويأتي بعد البور عنصر الكربون وعدد بروتوناته 6، وهنا نجد في العمود رقم 6 نظائر الكربون تحت بعضها كربون-11 وكربون-12 وكربون-13 وكربون 14 وغيرها.

عندما نتتبع الأعمدة في اتجاه اليمين حيث تقل أعداد البروتونات في أنوية الذرات المختلفة إلى 4 البيريليوم و 3 الليثيوم و 2 الهيليوم وعلى عمود كل منها ما ينتمي إليه من نظائر. بذلك نصل إلى أبسط العناصر الموجودة في الكون والذي تحتوي نواته 1 بروتون وهو الهيدروجين. وهو ترتيبه "الأول". ومن الجدول يتبين لنا أن للهيدروجين المستقر نظيرين آخرين : ديوتيريوم وهو يحتوي على 1 بروتون و 1 نيوترون، وتريتيوم وهو يحتوي على 1 بروتون و 2 نيوترون.
المربعات ذات اللون الأحمر تمثل النظائر المستقرة. وتشكل المربعات تحتها (أبيض) نظائر مشعة تتحلل طبقا لتحلل بيتا(-)، أما النظائر التي تشغل المربعات البيضاء فوق السلسة الحمراء فهي أيضا نظائر مشعة ولكنها تتحلل طبقا ل تحلل بيتا(+)

. وفي كلتا الحالتين يحاول النظير المشع الوصول إلى الاستقرار، أي الوصول إلى مربع أحمر قريب يكفل له الاستقرار.
فعلى سبيل المثال : يتحلل الكربون-14 (C-14) بتحلل بيتا(-) حيث يتحول أحد نيوتروناته إلى بروتون وإصدار إلكترون فيصبح نيتروجين-14 (N-14).

كما يعطي لون المربع بالتقريب عمر النصف وهو بالنسبة للكربون-14 4730 سنة، ولهاذا فلون مربعه بني فاتح.
البريليوم-7 (بنفسجي) هو نظير غير مستقر وللوصول إلى حالة الاستقرار فهو يؤدي ما يسمى اصتياد إلكترون من غلافة الإلكتروني فيتحول أحد البروتونات في نواته إلى نيوترون وبذلك يتحول البريليوم-7 إلى ليثيوم-7 [أحمر) ويصبح مستقرا.

النشاط الإشعاعي والتفاعلات النووية على جدول النظائر

أنشطة أشعاعية مختلفة لأحد النواة الأم Mutternuclid. حيث Z عدد البروتونات، و N عدد النيوترونات، مع ملاحظة تزايد النيوترونات من السار إلى اليمين، كما تتزايد النيوترونات من أسفل إلى أعلى في هذا الشكل.

قام بابتكار هذه الطريقة البيانية للنشاط الإشعاعي العالم الفيزيائي إميليو سيغري:

(لاحظ أن المحور الأفقي في هذا الشكل يعطي عدد النيوترونات، بينما يعطي المحور الرأسي عدد البروتونات).
عندما تتحلل النواة عن طريق تحلل ألفا يحمل جسيم ألفا معه 2 بروتون و 2 نيوترون منطلقا خارج النواة. وعلى ذلك تنتقل النواة الجديدة عمودين إلى اليسار من النواة الأم وصفين تحتها.
في تحلل بيتا(-) يتحول أحد نيوترونات النواة الأم إلى بروتون. ونجد أن النواة الجديدة تنتقل خطوة إلى اليسار وإلى أعلى.
في تحلل بيتا(+) يتحول أحد البروتونات إلى نيوترون. وتنتقل النواة لجديدة خطوة إلى اليمين وإلى أسفل. (كما يحدث ذلك أيضا عندما تمتص النواة الأم إلكترونا خارجيا).
عندا تشع النواة شعاع غاما فلا يتغير وضعها على الجدول.
بالنسبة إلى تفاعل نووي فمعظم التفاعلات تكون مصحوبة بانتقال معين للنواة الداخلة في التفاعل. وعلى سبيل المثال: تنتقل نواة داخلة في تفاعل من نوع n,p)-Reaction) خطوة إلى اليمين (حيث تمتص 1 نيوترون n وتطرد 1 بروتون p خلال التفاعل) وتصبح نظيرا لعنصر آخر. كما توجد تفاعلات نووية تمتص خلالها النواة 1 نيوترون وتُصدر 2 نيوترونات - [ويرمز لهذا التفاعل n,2n)-Reaction)] - وعنذئد تنتقل النواة خطوة إلى اليسار، أي تظل نفس العنصر حيث لم يتغير عدد البروتونات فيها، وهكذا.

انواع التحلل الإشعاعي

يبين الشكل توزيع نظائر العناصر حيث يعطي المحور الأفقي عدد النيوترونات N، ويعطي المحور الرأسي عدد البروتونات Z.

توزيع النظائر بحسب عدد النيوترونات والبروتونات فيها. وتبين المربعات السوداء النظائر المستقرة، ويبين المربعات البرتقالية النظائر المشعة والتي تتحلل طبقا تحلل بيتا(+) والمربعات الزرقاء النظائر المشعة التي تتحلل طبقا بيتا(-)

وكما يبين الجدول تشغل النظائر المستقرة المربعات السوداء. أما المربعات البرتقالية اللون والزرقاء فهي نظائر مشعة غير مستقرة، وتصل إلى حالة الاستقارا عن طريق التحلل. تبين المربعات البرتقالية النظائر المشعة التي تتحلل طبقا تحلل بيتا(+) والمربعات الزرقاء النظائر المشعة التي تتحلل طبقا تحلل بيتا(-)، وأما المربعات الصفراء فتشغلها نظائر تتحلل بتحلل ألفا. ويلاحظ أن تحلل ألفا من خواص العناصر الثقيلة مثل اليورانيوم وغيره.

ويلاحظ ما يلي:

يمثل الخط النظري موقع النظائر المستقرة حيت يتساوى عدد البروتونات وعدد النيوترونات في نواة الذرة. وهو يبين أن النظائر التي تحتوي على أكثر من 20 بروتون تحتاج إلى عدد أكبر من النيوترونات لكي تكون مستقرة.
تحتاج النظائر ذات عدد من البروتونات أكثر من 20 بروتون إلى عدد أكبر من النيوترونات بسبب زيادة التنافر بين أعداد متزايدة من البروتونات، وهي موجبة الشحنة. فتعمل النيوترونات الموجودة في النواة على تخفيف حدة ذلك التنافر. والقوة التي تتحكم في ربط النيوكليونات في النواة تسمى تآثر قوي.
لا توجد في الطبيعة نظائر تتعدي عنصر اليورانيوم ويحتوي اليورانيوم على 92 بروتون. وضلك بسبب التنافر الشديد بين البروتونات. ولكي يكون اليورانيوم-238 مستقرا نوعا ما (عمر النصف نحو 5 و4 مليار سنة) فهو يحتوي إلى جانب 92 بروتون على 146 من نيوترونات. وهو يتحلل طبقا ل تحلل ألفا.
جميع النظائر التي تتعدى اليورانيوم في جدول النظائر تحضر صناعيا بواسطة المفاعلات النووية أو معجلات الجسيمات، وهي جميعها تتحلل بالنشاط الإشعاعي.

وصلات خارجية من ويكبيديا

1. Karlsruhe Nuclide Chart
2. Universal Nuclide Chart
3. Interactive Chart of Nuclides (Brookhaven National Laboratory)

التوزيع الإلكتروني في الذرة

توزيع إلكتروني من ويكيبيديا، الموسوعة الحرة

تتابع الأغلفة الذرية. الغلاف الأول K ويحتوي على 2 إلكترونات ؛ والغلاف الثاني L: يمكن أن يحتوي على 8 إلكترونات ؛ والغلاف الثالث M : وتصل سعته إلى 18 إلكترون . النقطة الحمراء في الوسط هي نواة الذرة. (مع ملاحظة أن كتلة الذرة تقبع في النواة حيث تضم البروتونات والنيوترونات.)


شكل توضيحي لتوزيع الإلكترونات في أغلفة ذرة الفضة ، طبقا لنموذج بور. أعداد إلكترونات كل غلاف معطاة أعلاه.


المدارات الإلكترونية الذرية والجزيئية

في الفيزياء الذرية، التوزيع الإلكتروني هو ترتيب الإلكترونات في الذرة، أو في جزيء . وبالتحديد هو مكان تواجد الإلكترونات في المدارات الذرية أو والجزيئية . 
لماذا التوزيع الإلكتروني

تصور التوزيع الإلكتروني في الذرة تم توقعه بناء على ثلاث حقائق :
في الفراغ الضيق للذرة أو الجزيء، فإن طاقة وخواص الإلكترون الأخرى تكون محددة بالكم، أي مقيدة لحالة كمية محددة. وهذه الحالات يمكن وصفها بالمدارات الإلكترونية. وكل حالة بصفة عامة لها طاقة مختلفة عن أي حالة أخرى.
الإلكترونات هي فرميونات ويطبق على حالتها داخل الذرة مبدأ إستبعاد باولي ، والذي ينص على أنه لا يمكن لإثنين من الفرميونات أن يشغلا نفس الحالة الكميه، فبمجرد أن يشغل إلكترون حالة معينة، فإن الإلكترون التالي يجب أن يشغل حالة مختلفة. في الذرات يتم تحديد حالات الكم بأربع أعداد كم.
الحالة الكمومية للإلكترون تكون غير مستقرة عندما يشغل حالة يشغل مستوى طاقة ليس بمستواه الأصلي، وبالتالي فإن الإلكترون بعد جزء من الثانية يقفز لمستوى الطاقة الأصلي وتنبعث منه الطاقة الزائدة في شكل فوتون، أي شعاع ضوء ذو تردد محدد (الطيف الذري).

ونتيجة لذلك، فإن أي نظام له توزيع إلكتروني واحد ثابت. وفي حالة الإتزان، فسوف يكون له دائماً هذا التوزيع (يطلق عليه الحالة الأرضية)، وإذا لم تكن الذرة أو النظام في الحالة الأرضية يكون أحد الإلكترونات في حالة مثارة تحت تأثير التسخين أو التفريغ الكهربي، فيتخد توزيع الإلكترونات توزيع أخر، وبصفة مؤقتة.

ويتم تحديد التوزيع الإلكتروني لأى نظام بعدد الإلكترونات الموجودة فيه وبالتالي تحديد مستويات الطاقة الرئيسية والفرعية والأوربيتالات، ولو أردنا استنتاج هذا التوزيع، فيجب معرفة المدارات. وقد استطاع العلماء حساب ذلك بواسطة ميكانيكا الكم التي إبتكرها العالمين الألماني هايزنبرج والنمساوي شرودنجر خلال السنوات 1923 - 1926 وطبقاها بنجاح على ذرة الهيدروجين، ولكن حل معادلات ميكانيكا الكم معقد للذرات الأخرى، وأكثر تعقيدا في حالة الجزيئات.
التوزيع الإلكتروني في الذرات

تعتمد المناقشة التالية على تواجد معرفة ببعض المواد المشروحة في مقالة المدار الذري والذرة
تلخيص أرقام الكم

يتم وصف حالة تواجد الإلكترون في الذرة بأربعة أرقام للكم. ثلاثة منها هي خواص المدار الذري الذي يوجد فيه (يوجد شرح لاحق في هذه المقالة)، والرقم الرابع إما 1\2 أو -1\2 وهو يعبر عن الدوران المغزلي للإلكترون (أي دورانه حول نفسه).
عدد الكم الرئيسي والذي يرمز له بالرمز n ويأخذ قيمة أي عدد صحيح أكبر من أو يساوي 1. ويمثل الطاقة الرئيسية للمدار، وبعده عن النواة.
عدد الكم السمتي والذي يرمز له بالرمز l ويأخذ أي قيمة عدد صحيح في المدى 0 ≤ l ≤ n − 1 {\displaystyle 0\leq l\leq n-1} .. ويحدد عزم المدار الزاوي.
عدد الكم المغناطيسي والذي يرمز له بالرمز m ويأخذ أي قيمة صحيحة في المدى − l ≤ m ≤ l {\displaystyle -l\leq m\leq l} . ويحدد هذا الرقم إزاحة الطاقة للمدار الذري تحت تأثير مجال مغناطيسي خارجي (ظاهرة زيمان).

العزم المغناطيسي الذاتي للإلكترون ينشأ عن دوران الإلكترون حول محوره (دوران مغزلي)، والذي يعبر عنه بعدد الكم المغزلي. عدد الكم المغزلي خاصية خاصة للإلكترون ولا تعتمد على الأرقام الأخرى. ويرمز لها بالرمز s وتأخذ فقط القيم +1/2 أو -1/2 (أحيانا يرجع لهما بأعلى أو أسفل، إشارة إلى اتجاه عزم الإلكترون المغناطيسي).
الأغلفة وتحت الأغلفة "المدارات"

حالات الطاقة التي لها نفس القيم n، يقال أنها تشغل نفس الغلاف الإلكتروني. الحالات التي لها نفس قيم n وl تكون متناسبة وتأخذ في الحسبان نوع واتجاه المدارات حول النواة، ويقال أنها تقع في نفس تحت-غلاف الإلكتروني. ولو أن الحالات تتشابه أيضا في قيم m فيقال أن لها نفس المدار الذري. ونظرا لأن الإلكترون له حالتان فقط للدوران، فإن الأوربيتال الذري لا يمكن أن يحتوى على أكثر من 2 إلكترون (مبدأ الاستبعاد لباولي).

ولوهلة فإن الغلاف n=1 يمتلك تحت غلاف s فقط ويمكن له أن يأخذ 2 إلكترون، بينما الغلاف n=2 له تحت غلاف s وp ويمكن أن يأخذ 8 إلكترونات (2 إلكترون في s و 6 ألكترونات في pفي)، والغلاف n=3 له تحت غلاف s وp وd ويمكن أن يأخذ 18 إلكترون. وهكذا. ويلاحظ أن السعة النهائية لأى تحت-غلاف هي 2(2l+1) ولغلاف 2 n 2 {\displaystyle 2n^{2}} .

مثال تطبيقي

التوزيع الإلكتروني للغلاف الخامس :

الغلاف	تحت-غلاف	المدار		الإلكترونات
n = 5	l = 0	m = 0	→ 1 أوربيتال من النوع s	→ max 2 electrons
	l = 1	m = -1, 0, +1	→ 3 أوربيتال من النوع p	→ max 6 electrons
	l = 2	m = -2, -1, 0, +1, +2	→ 5 أوربيتال من النوع d	→ max 10 electrons
	l = 3	m = -3, -2, -1, 0, +1, +2, +3	→ 7 أوربيتال من النوع f	→ max 14 electrons
	l = 4	m = -4, -3 -2, -1, 0, +1, +2, +3, +4	→ 9 أوربيتال من النوع g	→ max 18 electrons
				المجموع 50 إلكترون كحد أقصي

ويمكن كتابة هذه المعلومات كالتالي : 5 s 2 5 p 6 5 d 10 5 f 14 5 g 18 {\displaystyle 5s^{2}{\mbox{ }}5p^{6}{\mbox{ }}5d^{10}{\mbox{ }}5f^{14}{\mbox{ }}5g^{18}} (راجع بالأسفل لمعرفة نظام الكتابة)

تحت الأغلفة s,p,d,f ناتجة من ترتيب خطوط الطيف كالتالي : "حاد sharp"، "أساسي principal"، "مشوش diffuse"، "أصلي fundamental"، بناء على تركيبهم الدقيق. فعندما تم وصف أول أربعة أنواع للمدارات، كانوا تابعين لأسماء الخطوط، ولم يكن لهم أسماء. أما g فتم تسميته طبقا للترتيب الأبجدي الإنجليزى. الأغلفة التي لها أكثر من 5 تحت-غلاف غير ممكنة نظريا، حيث أن 5 تحت-اغلفة تغطى كل العناصر المكتشفة.
نظام الكتابة

يستخدم الكيميائيون نظام قياسي لكتابة التركيب الإلكتروني. وفى هذا النظام يتم كتابة مختصر لإسماء العناصر والمدرات التي يحتويها بترتيب زيادة الطاقة. وكل تحت-غلاف "مدار" يتم وصفه بعدد الإلكترونات التي يحتويها.

ولبرهه، فإن الحالة الأرضية للهيدروجين بها إلكترون وحيد في تحت-الغلاف s للغلاف الأول، وعلى هذا فإن تركيبه يكتب كالتالي : 1 s 1 {\displaystyle 1s^{1}} . الليثيوم يوجد به 2 إلكترون في تحت الغلاف 1s وإلكترون في 2s الأعلى طاقة وبذلك تكون تركيب حالته الأرضية يكون 1 s 2 2 s 1 {\displaystyle 1s^{2}2s^{1}} . الفسفور (الرقم الذري 15) يكون كالتالي : 1 s 2 2 s 2 2 p 6 3 s 2 3 p 3 {\displaystyle 1s^{2}2s^{2}2p^{6}3s^{2}3p^{3}} .

وللذرات التي بها إلكترونات عديدة، فإن هذا النظام لكتابة تركيبها الإلكتروني يكون أطول. ويتم اختصارها غالبا طبقا لأقرب غاز نبيل مماثل للمدارات الأولى الموجودة بالعنصر. فمثلا : يختلف الفوسفور عن النيون ( 1 s 2 2 s 2 2 p 6 {\displaystyle 1s^{2}2s^{2}2p^{6}} ) بوجود المدار n=3، وعلى هذا فإنه يتم تجاهل التوزيع الإلكتروني للنيون ويكتب التوزيع الإلكتروني للفسفور كالتالي : [Ne] 3 s 2 3 p 3 {\displaystyle 3s^{2}3p^{3}} .

كما أن هناك نظام أكثر سهولة لكتابة التوزيع الإلكتروني بكتابة عدد الإلكترونات لكل غلاف كالتالي (الفسفور) : 2-8-5.
قاعدة أوف باو

في الحالة الأرضية للذرة (الحالة التي توجد عليها بطبيعتها) يتبع التوزيع الإلكتروني قاعدة أوف باو. وطبقا لهذه القاعدة تدخل الإلكترونات في مستويات الطاقة الفرعية ذات الطاقة المخفضة أولا ثم تملأ الأعلى منها بعد ذلك، والترتيب الذي يتم ملئ المستويات الفرعية به كالتالي :

	${\displaystyle s}$	${\displaystyle p}$	${\displaystyle d}$	${\displaystyle f}$	${\displaystyle g}$
1	1
2	2	3
3	4	5	7
4	6	8	10	13
5	9	11	14	17	21
6	12	15	18	22
7	16	19	23
8	20	24

زوج الإلكترونات الذي له نفس الدوران يكون له طاقة أقل من زوج الإلكترونات الذي له دوران متعاكس. وحيث أن زوج الإلكترونات في نفس المدار يجب أن يكون لهما دوران متعاكس، فإن هذا يجعل الإلكترونات تفضل ملئ مدارات مختلفة فرادى على أن تتواجد كزوج في نفس المدار. وهذه الأفضلية توضح نفسها لو أن هناك مستوى فرعي له l>0 (مستوى فرعي به أكثر من مدار) أقل من الممتلئ، فمثلا، لو أن المستوى الفرعي p به 4 إلكترونات، فإن 2 إلكترون سيجبروا أن يشغلوا مدار واحد، و 2 إلكترون سيشغلوا 2 مدار، وسيكون دورانهم متساوي. أي أنه لا يتم ملئ مدارات أي مستوى فرعي بأزواج الإلكترونات إلا بعد ملئ مدارته المستقلة فرادى أولا، ويطلق على هذه الظاهرة قاعدة هوند.كن تطبيق قاعدة اوف باو، في الشكل المعدل، للبروتون والنيترون في نواة الذرة. (شاهد نموذج الغلاف للفيزياء النووية).

استثناءات قاعدة أوف باو

المستوى الفرعي d النصف ممتليء أو الممتليء (أي به 5 أو 10 إلكترونات) يكون أكثر ثباتا من المستوى الفرعي s التالي له. فمثلا النحاس (عدد ذري 29) له التوزيع [Ar] 4 s 1 3 d 10 {\displaystyle 4s^{1}{\mbox{ }}3d^{10}} , وليس [Ar] 4 s 2 3 d 9 {\displaystyle 4s^{2}{\mbox{ }}3d^{9}} ، كما قد يتوقع طبقا لقاعدة أوف باو. وبالمثل الكروم (عدد ذري 24) له التوزيع [Ar] 4 s 1 3 d 5 {\displaystyle 4s^{1}{\mbox{ }}3d^{5}} , وليس [Ar] 4 s 2 3 d 4 {\displaystyle 4s^{2}{\mbox{ }}3d^{4}} .

العنصر	Z	التوزيع الإلكتروني
Tin	22	${\displaystyle 1s^{2}{\mbox{ }}2s^{2}{\mbox{ }}2p^{6}{\mbox{ }}3s^{2}{\mbox{ }}3p^{6}{\mbox{ }}4s^{2}{\mbox{ }}3d^{2}}$
Vanadium	23	${\displaystyle 1s^{2}{\mbox{ }}2s^{2}{\mbox{ }}2p^{6}{\mbox{ }}3s^{2}{\mbox{ }}3p^{6}{\mbox{ }}4s^{2}{\mbox{ }}3d^{3}}$
Chromium	24	${\displaystyle 1s^{2}{\mbox{ }}2s^{2}{\mbox{ }}2p^{6}{\mbox{ }}3s^{2}{\mbox{ }}3p^{6}}$ ${\displaystyle 4s^{1}{\mbox{ }}3d^{5}}$
Manganese	25	${\displaystyle 1s^{2}{\mbox{ }}2s^{2}{\mbox{ }}2p^{6}{\mbox{ }}3s^{2}{\mbox{ }}3p^{6}{\mbox{ }}4s^{2}{\mbox{ }}3d^{5}}$
Iron	26	${\displaystyle 1s^{2}{\mbox{ }}2s^{2}{\mbox{ }}2p^{6}{\mbox{ }}3s^{2}{\mbox{ }}3p^{6}{\mbox{ }}4s^{2}{\mbox{ }}3d^{6}}$
Cobalt	27	${\displaystyle 1s^{2}{\mbox{ }}2s^{2}{\mbox{ }}2p^{6}{\mbox{ }}3s^{2}{\mbox{ }}3p^{6}{\mbox{ }}4s^{2}{\mbox{ }}3d^{7}}$
Nickel	28	${\displaystyle 1s^{2}{\mbox{ }}2s^{2}{\mbox{ }}2p^{6}{\mbox{ }}3s^{2}{\mbox{ }}3p^{6}{\mbox{ }}3d^{1}0}$
Copper	29	${\displaystyle 1s^{2}{\mbox{ }}2s^{2}{\mbox{ }}2p^{6}{\mbox{ }}3s^{2}{\mbox{ }}3p^{6}}$ ${\displaystyle 4s^{1}{\mbox{ }}3d^{10}}$
Zinc	30	${\displaystyle 1s^{2}{\mbox{ }}2s^{2}{\mbox{ }}2p^{6}{\mbox{ }}3s^{2}{\mbox{ }}3p^{6}{\mbox{ }}4s^{2}{\mbox{ }}3d^{10}}$
Gallium	31	${\displaystyle 1s^{2}{\mbox{ }}2s^{2}{\mbox{ }}2p^{6}{\mbox{ }}3s^{2}{\mbox{ }}3p^{6}{\mbox{ }}4s^{2}{\mbox{ }}3d^{10}{\mbox{ }}4p^{1}}$

حيث Z = العدد الذري.

العلاقة بين التوزيع الإلكتروني وتكوين الجدول الدوري

المقالة الرئيسية

التوزيع الإلكتروني متناسب مع تركيب الجدول الدوري. الخواص الكيميائية للذرات تعتمد بشدة على ترتيب الإلكترونات في غلافها الخارجي (بالرغم من وجود عوامل أخرى مثل نصف القطر الذري، الكتلة الذرية، ومدى سهولة الوصول للحالات الإلكترونية يساهم أيضا في كيمياء العناصر بزيادة الحجم الذري)

في العناصر الممثلة وهي التي تبدأ من المجموعات (1) و(2) و (12 إلى 18) تتوزع الكترونات المجال الخارجي بشكل مرتبط مع رقم المجموعة فمثلا في المجموعة 1 تحتوي جميع العناصر في مجالها الخارجي على الكترون واحد وجميع عناصر المجموعة 17 تحتوي في مجالها الخارجي على 7 الكترونات ماعدا عنصر الهيليوم في المجموعة 18 فانه لا يحتوي على 8 الكترونات في المجال الخارجي بل الكترونان راجع الجدول الدوري الحديث للعناصر ..
التوزيع الإلكتروني في الجزيئات

في الجزيئات، يصبح الموقف أكثر تعقيدا، نظرا لأن كل جزيء له تركيب مداري مختلف. شاهد مدار جزيئي والاندماج الخطي للمدارات الجزيئية كمقدمة، الكيمياء الحسابية لمزيد من التفاصيل.
التوزيع الإلكتروني في المواد الصلبة

في المادة الصلبة، يكون التوزيع الإلكتروني متغير كثيرا. فلا يوجد في حالة منفصلة ولكن يختلط مع النطاقات المستمرة للحالات (نطاق إلكتروني). وتصور التوزيع الإلكتروني الثابت قد توقف، وتم استخدام ما يسمى بنظرية النطاق.