ابر الکترونی چیست؟ تعریف، مدل و کاربردهای آن در شیمی

ابر الکترونی، ناحیه‌ای با بار منفی در اطراف هسته اتم است که با یک اوربیتال اتمی مرتبط است. به عبارت ساده‌تر، ابر الکترونی فضایی است که احتمال یافتن الکترون در آن بسیار زیاد است. این مفهوم به ما کمک می‌کند تا به جای تصور مسیرهای مشخص برای الکترون‌ها، آن‌ها را در قالب احتمال حضور در نواحی مختلف در نظر بگیریم.

اصطلاح "ابر الکترونی" حدود سال 1925 و با تلاش‌های اروین شرودینگر و ورنر هایزنبرگ برای توصیف عدم قطعیت موقعیت الکترون‌ها در اتم، رواج یافت. این دانشمندان به دنبال راهی بودند تا نشان دهند که نمی‌توان به طور دقیق موقعیت یک الکترون را تعیین کرد، بلکه تنها می‌توان احتمال حضور آن را در یک ناحیه خاص پیش‌بینی کرد.

مدل ابر الکترونی: فراتر از مدارهای دایره‌ای

مدل ابر الکترونی، درک ما از ساختار اتم را نسبت به مدل ساده‌تر بور متحول کرده است. در مدل بور، الکترون‌ها مانند سیارات در مدارهایی مشخص به دور هسته می‌چرخند. اما مدل ابر الکترونی این محدودیت را برداشته و نشان می‌دهد که الکترون‌ها در نواحی خاصی (اوربیتال‌ها) با احتمال بیشتری یافت می‌شوند، اگرچه از نظر تئوری امکان حضور آن‌ها در هر نقطه‌ای، حتی داخل هسته، وجود دارد.

شیمی‌دان‌ها از مدل ابر الکترونی برای ترسیم اوربیتال‌های اتمی الکترون‌ها استفاده می‌کنند. این نقشه‌های احتمالی، همیشه کروی نیستند و شکل‌های متنوع آن‌ها به پیش‌بینی روندهای موجود در جدول تناوبی کمک می‌کند. به این ترتیب، مدل ابر الکترونی نه تنها تصویر دقیق‌تری از اتم ارائه می‌دهد، بلکه درک ما از رفتار و خواص عناصر را نیز بهبود می‌بخشد.