ما هو العدد الذري

العدد الذري أو الرقم الذري (Z) هو عدد البروتونات الموجودة في نواة الذرة، وهو في الوقت نفسه يمثل العدد الكلي للإلكترونات في الذرة المتعادلة الشحنة. يحدد العدد الذري نوع العنصر الكيميائي في الجدول الدوري.

حينما قام مندليف بترتيب العناصرالكيميائية المعروفة طبقا لتماثلها في الخواص الكيميائية لوحظ أن ترتيبها طبقا للكتلة الذرية قد أدى لحدوث بعض الاختلافات. اليود والتيلوريم؛ لو تم ترتيبهما طبقا للكتلة الذرية فسيكون مكانهما خاطئا، ولكن عند ترتيبهم طبقا للعدد الذري (عدد البروتونات) أدى ذلك لتطابق خواصهم الكيميائية مع الترتيب.

العدد الذري يساوي 1 للهيدروجين حيث تحتوي نواته على 1 بروتون،
والهيليوم له العدد الذري 2 وفي نواته توجد 2 من البروتونات و 2 من النيوترونات)،
ثم يأتي الليثيوم في الجدول الدوري وتوجد في نواته 3 بروتونات (فعدده الذري 3) بالإضافة إلى 4 نيوترونات،
وهكذا يزداد العدد الذري للعناصر، حتى العناصر الثقيلة مثل الرصاص (عدده الذري 82) واليورانيوم (عدده الذري 92).
بجانب العدد الذري Z الذي هو عدد البروتونات، يهمنا في الكيمياء والفيزياء أيضا الكتلة الذرية A وهي مجموع البروتونات والنيوترونات في النواة الذرية، تسمى A عدد الكتلة.

وقد لوحظ أن تساوي أعداد البروتونات وأعداد النيوترونات يعمل على استقرار النواة، وعلى الأخص نجد ذلك بالنسبة لأول 20 عنصر في الجدول الدوري. بعد ذلك تحتاج النواة إلى مزيد من النيوترونات للإبقاء على استقرار النواة وذلك لمعادلة قوة التنافر المتزايدة بين البروتونات (فالنيوترونات متعادلة كهربائيا). إذا لم تكن النواة مستقرة فهي تكون ذات نشاط إشعاعي. وقد نجد من بين النظائر المختلفة لعنصر، ما هو مستقر أو غير مستقر، فمثلا الكربون-12 وفيه 6 بروتونات + 6 نيوترونات يكون مستقرا أما كربون-14 وفيه 6 بروتونات + 8 نيوترونات فهو مشع غير مستقر.

بصرف النظر عن كون العنصر مشعا أم غير مشع، فإن خواصها الكيميائية لا تتأثر. وقد بدت تغيرات في أطياف العناصر، تعتمد على تزايد العدد الذري Z. وقد تم تفسير هذه الاختلافات أخيرا بواسطة هنري موزلي في عام 1913. فقد قام موزلي بمشاهدة خطوط الطيف الصادرة من ذرات مثارة ووجد أنها تتفق مع نموذج بور للذرة. كما شاهد أن تردد خطوط الطيف للعناصر المختلفة يتناسب طرديا مع مربع العدد الذري Z.

الذري

الذرة هي مكون أساسي في المادة، وكل شيء موجود في الكون هو مادة باستثناء الطاقة، وبذلك كل شيء في الكون يتكون من ذرات، وبما أن العناصر الكيميائية هي أيضًا مواد فجميعها تتكون من ذرات، وتتكون الذرة نفسها من ثلاثة أنواع صغيرة من الجسيمات وهي البروتونات والنيوترونات والإلكترونات، وتشكل البروتونات والنيترونات مركز الذرة إذ تتركز داخل نواة الذرة في حين أن الالكترونات تدور حول النواة كسحابة صغيرة، وفي حين أنّ الذرة متعادلة الشحنة، وتحمل البروتونات شحنة موجبة، والإلكترونات شحنة سالبة، يكون عدد البروتونات مساويًا لعدد الإلكترونات، وفي كثير من الأحيان وليس دائمًا تكون عدد ذرات البروتونات مساويًا لعدد النيوترونات

الكتلة الذرية يوجد مقياس

واحد لقياس حجم الذرة، هو عن طريق معرفة الكتلة الذرية لها، حيث يستطيع العلماء معرفة كتلة الأجسام، وحتى الصغيرة جداً منها مثل الذرة، إن 99% من كتلة الذرة هو في نواتها، لذلك فإن الكتلة الذرية هو مقياس لحجم نواة الذرة، وتتكون الذرة من البروتونات والنيوترونات، وعند إضافة أعدادها معاً نتوصل إلى الكتلة الذرية للعنصر، وعلى سبيل المثال، فإن الكتلة الذرية لعنصر الكربون هي 12، وذلك لأن ذرة الكربون تحتوي على 6 بروتونات و6 نيوترونات

معلومات أساسية حول الذري

• الذرات الحيادية لكل عنصرٍ تحتوي على عددٍ متساوٍ من البروتونات والإلكترونات.
• عدد البروتونات يحدد العددَ الذريَّ لعنصرٍ ما ويستخدم لتمييز العنصر عن الآخر.
• عدد النيوترونات متغيرٌ ما ينتج عنه نظائرٌ؛ وهي أشكالٌ متنوعةٌ من نفس الذرة وتختلف فقط بعدد النيوترونات التي تمتلكها.
• يحدد عدد البروتونات وعدد الإلكترونات معًا العدد الكتلي للعنصر.
• بما أن نظائر العنصر تمتلك عددًا كتليًّا مختلفًا قليلًا، يتم حساب الكتلة الذرية بجمع متوسط الأعداد الكتلية لنظائر هذا العنصر

أهمية العدد الذري

• يساعد في تحديد هوية عنصر معين من ذرة.
• يشكل أساس ترتيب العناصر، حيث يتم ترتيب العناصر تصاعديًا حسب الأعداد الذرية لها.
• يساعد في تحديد خواص أي عنصر؛ حيث يحدد الإلكترون التكافؤي سلوك الترابط الكيميائي للعنصر.

البنية الذرية

كما ذكرنا، تتكون الذرات من نوى تحتوي على بروتونات ونيوترونات ومحاطة بالإلكترونات في طبقاتها، ويمكن حساب عدد الجسيمات تحت الذرية في الذرة من العدد الذري للذرة والعدد الكتلي.

ويجب تذكر ما يلي:

• تمتلك كل الذرات المكونة لعنصرٍ معينٍ نفس العدد من البروتونات.
• تمتلك ذرات العناصر المختلفة عددًا مختلفًا من البروتونات.
• تحتوي الذرة على عددٍ متساوٍ من البروتونات والإلكترونات؛ حيث تحمل كل منهما شحنات متساوية ومتعارضة، ما يعني أن الذرات لا تملك شحنةً إلكترونيةً إجمالًا.

مثلًا: العدد الذري للصوديوم هو 11، أي أن كل ذرة صوديوم تملك 11 بروتونًا و11 إلكترونًا؛ أي تملك 11 شحنة موجبة و11 شحنة سالبة.