العدد الذري والعدد الكتلي للعناصر الكيميائية.الذرة هي الوحدة الأساسية لمواد البناء ، فهي تساعدنا على تحديد العناصر المختلفة ، وتحتفظ بجميع خصائصها الكيميائية ، ولا يمكن تقسيمها إلى وحدة أصغر مع الاحتفاظ بهذه الخصائص التي تحصل عليها من الجسيمات دون الذرية بالغة الصغر. والتي تسمى فيها البروتونات والنيوترونات والإلكترونات ، وهذه الجسيمات هي أجزاء معروفة من الذرة ، ومن المعروف أنها موجودة في جميع أنواع الذرات ، ما عدا في الشكل العادي للهيدروجين. يمكن حساب عدد هذه الجسيمات دون الذرية في الذرة من العدد الذري والعدد الكتلي للذرة.
تنقسم الذرة في بنيتها إلى منطقتين: النواة الذرية الصغيرة ، التي تقع في وسط الذرة وتحتوي على جسيمات موجبة الشحنة تسمى البروتونات ، وجسيمات متعادلة غير مشحونة تسمى النيوترونات. إذن البروتونات والنيوترونات ليس لها نفس الشحنة ، فقط نفس الكتلة.
المنطقة الثانية ، وهي الجزء الأكبر بكثير من النواة الذرية ، تتكون من سحابة من الإلكترونات ، وهي جسيمات عديمة الكتلة نسبيًا مشحونة بشحنة سالبة ، تدور حول النواة.
المحتويات
المفاهيم الأساسية لمكونات الذرة
علمنا سابقًا أن الذرة تتكون من مجموعة من الجسيمات تحمل شحنة موجبة أو سالبة أو حتى متعادلة ، وهي البروتونات والإلكترونات والنيوترونات على التوالي ، حيث تحتوي الذرة على نفس عدد البروتونات مثل الإلكترونات. لأن البروتونات والإلكترونات لها شحنة متساوية ومتعاكسة ، مما يعني أن الذرات محايدة كهربائياً بشكل عام. هذه الجسيمات هي كما يلي:
1- البروتونات:
البروتونات عبارة عن جسيمات دون ذرية موجبة الشحنة توجد في نوى جميع الذرات. شحنة البروتون هي +1. العدد الذري لعنصر ما يساوي عدد البروتونات في نواته. تقاس كتلة البروتونات بوحدة amu (وحدات الكتلة الذرية).
2- النيوترونات:
النيوترونات عبارة عن جسيمات دون ذرية ذات شحنة متعادلة ، توجد في نوى جميع الذرات باستثناء الهيدروجين. كتلة النيوترون أكبر بقليل من كتلة البروتون. يمكن أن يتحول النيوترون إلى بروتون وإلكترون ومضاد نيوترينو. تسمى كل من البروتونات والنيوترونات بالنيوكليونات.
تعتبر النيوترونات مهمة لأنها تحدد نظير العنصر. على سبيل المثال ، الكربون الذي يحتوي على 6 نيوترونات هو كربون -12 ، لكنك تضيف نيوترونين آخرين وتحصل على الكربون -14 ، الذي يستخدم وجوده في المادة العضوية للتأريخ بالكربون المشع ، المعروف أيضًا باسم تأريخ الكربون 14.
3- الإلكترونات:
الإلكترونات هي الجسيمات دون الذرية التي تدور حول نواة الذرة. توجد في قذائف الإلكترون حول النواة. وهي سالبة الشحنة وأصغر بنحو 1800 مرة من البروتونات أو النيوترونات. شحنة الإلكترون (-1).
4 – الجوهر:
إنها المنطقة الموجودة في وسط الذرة ، والتي تحتوي على كل من البروتونات والنيوترونات.
5 – قذائف الإلكترون:
تحتوي المنطقة الواقعة في أقصى منطقة من الذرة على إلكترونات فقط.
المادة والعنصر
العناصر هي المكونات الأساسية للمادة ، ولها خواص كيميائية وفيزيائية محددة مرتبطة ببعضها البعض بواسطة روابط كيميائية ، ولا يمكن تقسيمها إلى مواد أخرى ، من خلال تفاعلات كيميائية عادية ، مثل الذهب والكربون. 92 عنصرًا تحدث بشكل طبيعي في الطبيعة والعناصر الـ 26 المتبقية مصنوعة في المختبرات وهي غير مستقرة.
يتم تحديد كل عنصر من خلال رمزه الكيميائي ، والذي يكون إما حرفًا كبيرًا واحدًا أو مزيجًا من حرفين ، اعتمادًا على الرموز الكيميائية للعناصر الأخرى من أسمائها اللاتينية. مثل رمز الصوديوم ، Na ، وهو شكل قصير من الصوديوم ، هي الكلمة اللاتينية للصوديوم.
تشكل العناصر الأربعة المشتركة بين جميع الكائنات الحية ، الأكسجين (O) ، والكربون (C) ، والهيدروجين (H) والنيتروجين (N) ، حوالي 96٪ من جسم الإنسان. في العالم غير الحي ، تحدث العناصر بنسب مختلفة. تخضع جميع العناصر والتفاعلات الكيميائية بينها لنفس القوانين الكيميائية والفيزيائية ، سواء كانت جزءًا من العالم الحي أو غير الحي.
العدد الذري للعناصر الكيميائية (Z)
بعد التعرف على المادة والعناصر والمفهوم العام للذرة ، من الضروري معرفة مفهوم العدد الذري. العدد الذري لأي عنصر كيميائي هو عدد البروتونات (الشحنات الموجبة) الموجودة في نواة الذرة ، والتي تحدد هوية العنصر ، ويرمز لها بالرمز Z.
يحدد العدد الذري الخصائص الكيميائية للعنصر لأن عدد البروتونات يساوي عدد الإلكترونات في ذرة متعادلة كهربائيًا. وهذا بدوره يحدد التكوين الإلكتروني للذرة وطبيعة غلافها الخارجي أو غلاف التكافؤ ، والذي يلعب دورًا أساسيًا في تكوين الروابط الكيميائية والمشاركة في التفاعلات الكيميائية بواسطة الذرة.
لتوضيح مفهوم العدد الذري في الجدول الدوري الحديث ، والذي اكتشفه العالم هنري موسلي على أساس جدول مندليف ، يتم ترتيب العناصر وفقًا لزيادة العدد الذري ، ووضع الرقم الذري في الأعلى. عنصر في الجدول الدوري ، ويتم التعبير عنه برقم صغير يرمز إليه Z ويوضع في الركن الأيسر السفلي من العنصر عند التعبير عنه. على سبيل المثال ، العدد الذري للهيدروجين هو 1 ، والعدد الذري للكربون هو 6 ، والعدد الذري للفضة هو 47 ، أي أن أي ذرة بها 47 بروتون هي ذرة فضية. هذا يؤدي إلى القاعدة التالية: تغيير عدد النيوترونات في عنصر ما يغير نظائره ، بينما تغيير عدد الإلكترونات يجعله أيونًا.
العدد الكتلي للعناصر الكيميائية (أ)
الكتلة الذرية هي العدد الإجمالي للبروتونات والنيوترونات في نواة الذرة. يتم التعبير عنها على النحو التالي:
العدد الكتلي = عدد البروتونات + عدد النيوترونات
على سبيل المثال ، يحتوي النيتروجين على سبعة بروتونات في نواته وسبعة نيوترونات ، مما يجعل عدد كتلته = 14.
النظر إلى الجدول الدوري هو أسهل طريقة للعثور على الكتلة الذرية لعنصر ، على الرغم من أن ذرات العناصر المختلفة لها عدادات كتلة مختلفة ، إلا أنها يمكن أن تكون متشابهة ، على سبيل المثال ، عدد كتلة ذرات الأرجون والكالسيوم = 40.
العدد الكتلي في النواة هو العدد المركب للبروتونات والنيوترونات ، لذا فهو عدد البروتونات والنيوترونات ، والحرف A يقف أمامها. إذن ، A هو العدد الكتلي ، الذي يساوي عدد البروتونات ، العدد الذري الذي يشير إليه Z ، زائد عدد النيوترونات.
الجدول الدوري لبعض العناصر الكيميائية
أمثلة على حساب العدد الذري والعدد الكتلي لبعض العناصر الكيميائية
عادةً ما يكون العدد الذري والعدد الكتلي للعناصر عددًا صحيحًا ، كما يمثلان (البروتونات والنيوترونات والإلكترونات). مجموع العدد الكتلي والعدد الذري للذرة (AZ) يتوافق مع العدد الإجمالي للجسيمات دون الذرية الموجودة في الذرة. يقاس عدد الكتلة (كتلة نواة الذرة) في كتلة ذرية واحدة (amu).
مثال 1):
لدينا ذرة عددها الذري Z = 9 وعدد كتلتها 19 A. ما هو عدد البروتونات وعدد الإلكترونات وعدد النيوترونات فيها؟
الحل:
نعلم أن عدد البروتونات = عدد الإلكترونات في ذرة متعادلة ، وبالتالي فإن عدد البروتونات = 9 وهو أيضًا يساوي العدد الذري.
عدد النيوترونات = العدد الكتلي – العدد الذري = 19-9 = 10
لأن عدد الكتلة = (عدد البروتونات + عدد النيوترونات) ، ونحن نعلم أن عدد الإلكترونات = عدد البروتونات.
أي (عدد البروتونات + عدد النيوترونات) – (عدد البروتونات = عدد الإلكترونات) = عدد النيوترونات.
مثال (2):
ما عدد النيوترونات في ذرة الكلور (Cl) ، والرقم الذري Z = 17 ، وعدد الكتلة 35 A =
الحل:
بما أن العدد الذري يساوي عدد البروتونات ، وعدد الكتلة = عدد البروتونات + عدد النيوترونات ، إذن 35 = 17 + (عدد النيوترونات) ، لذا فإن عدد النيوترونات = 35 – 17 = 18 النيوترونات.
مثال (3):
ذرة الصوديوم لها العدد الذري 11 Z = كم عدد البروتونات؟ وما هو عدد الإلكترونات؟
الحل:
لاحظ أن العدد الذري = عدد البروتونات = عدد الإلكترونات في ذرة متعادلة ، لذا فإن عدد البروتونات هو 11 ، وبالتالي فإن عدد الإلكترونات هو 11 أيضًا.
مثال (4):
ما عدد البروتونات والنيوترونات والإلكترونات في ذرة متعادلة لعناصر البورون إذا كنت تعلم أن العدد الذري Z = 5 وعدد الكتلة A = 10 والزئبق (Hg19980)؟ العدد الذري Z = 80 والعدد الكتلي A = 119
الحل:
عدد الكتلة = (عدد البروتونات + عدد النيوترونات)
العدد الذري لذرة البورون = 5 ، وبالتالي فإن عدد البروتونات = 5 ، وعدد الإلكترونات = 5 وعدد النيوترونات = 5
العدد الذري لذرة الزئبق = 80 ، وبالتالي فإن عدد البروتونات = 80 ، وبالتالي فإن عدد الإلكترونات = 80 ، وعدد النيوترونات = 119.
مثال (5):
أوجد العدد الذري لذرة تحتوي على 3 بروتونات و 4 نيوترونات و 3 إلكترونات.
الحل:
العدد الذري = عدد البروتونات = 3
مثال (6):
أوجد العدد الذري لذرة الباريوم Ba.
الحل:
بالعودة إلى الجدول الدوري ، نرى أن موضع الباريوم في الصف السادس والعمود الثاني ، والترتيب بين العناصر هو 56 ، وبالتالي فإن العدد الذري للباريوم = 56.
مثال (7):
إذا كان عدد بروتونات عنصر = 11 وعدد النيوترونات = 12 ، فأوجد العدد الذري والعدد الكتلي لهذا العنصر.
الحل:
العدد الذري = عدد البروتونات = 11
العدد الكتلي = عدد البروتونات + عدد النيوترونات = 11 + 12 = 23