مقالات عربية ثقافية ومعرفية عالية الجودة ذات محتوى غني و مفيد

الذرة : الكتلة والبنية والخصائص

نفسر ماهية الذرة وكيف كانت قصة اكتشافها. أيضا ، ما هي خصائصه الرئيسية.

صاغ دالتون أول نظرية ذرية في أوائل القرن التاسع عشر.

ما هي الذرة؟

الذرة أصغر جسيم يمكن تقسيم المادة إليه.

من المهم توضيح أن تعريف الذرة غالبًا ما يستخدم مصطلح “جسيم غير قابل للتجزئة” للإشارة إلى أصغر جسيم لا يزال يحتفظ بخصائص العنصر الكيميائي الذي ينتمي إليه ، لكن الذرة تتكون من جسيمات أصغر (بروتونات والنيوترونات والإلكترونات) ، لكنها لا تمتلك خصائص العنصر الكيميائي.

ظهرت المفاهيم الأولى عن الذرة في أوائل القرن التاسع عشر، مع أعمال دالتون ، الذي صاغ النظرية الذرية الأولى ووصف لأول مرة وجود جزيئات كروية صغيرة وغير قابلة للتجزئة ، والتي تشكل جميع المواد والتي تتساوى مع بعضها البعض في كل عنصر كيميائي.

طوال ذلك القرن وفي بداية القرن التالي ، تم تنقيح المفهوم من قبل علماء مثل طومسون وراذرفورد ، حتى صياغة نموذج بور الذري ، الذي اقترحه نيلز بور ووفقًا لذلك تدور الإلكترونات حول النواة في بئر. مستويات طاقة محددة.

أنظر أيضا: نموذج دالتون الذري

خصائص الذرة

تتجمع الذرات معًا لتشكيل الجزيئات.

  • إنه جسيم صغير جدًا. الذرة هي أصغر جسيم يحافظ على خصائص العنصر الكيميائي الذي تنتمي إليه. إنها أصغر وحدة يمكن تقسيم المادة إليها ؛ في الواقع ، تعني كلمة atom في اليونانية “غير قابلة للقسمة” ، على الرغم من أن هذا المصطلح ليس صحيحًا تمامًا ، لأن الذرة تتكون من البروتونات والنيوترونات والإلكترونات.
  • إنه جسيم خفيف بلا حدود. الكتلة التقريبية للبروتونات والنيوترونات هي 1.6726 × 10-27 كجم و 1.6749 × 10-27 كجم على التوالي ؛ حتى أن الإلكترونات أصغر: 9.1 × 10-31 وهذا يجعل الذرات خفيفة للغاية.
  • تشكل الجزيئات. تتجمع الذرات معًا لتشكيل الجزيئات. كل نوع من الجزيئات هو مزيج من عدد معين من الذرات المرتبطة ببعضها البعض بطريقة معينة ، ويمكن أن يحتوي الجزيء على ذرات من عناصر كيميائية مختلفة أو من نفس العنصر.
  • غير قابل للتغيير. تحتفظ كل ذرة بخصائصها الهيكلية ، بخلاف كونها جزءًا من جزيئات مختلفة. أثناء التفاعلات الكيميائية ، لا تتشكل الذرات ولا تتلف ، بل يتم ترتيبها بشكل مختلف عن طريق تكوين روابط بين ذرة وأخرى.
  • لديه عدد ثابت من البروتونات. ما يميز العناصر الكيميائية عن بعضها البعض (من بين العديد من الخصائص الأخرى) هو عدد البروتونات التي تحتويها ذراتها في النواة. يتم تمثيل عدد البروتونات بالحرف Z ويسمى “العدد الذري”. يتطابق عدد البروتونات مع عدد الإلكترونات في ذرة متعادلة كهربائيًا. يظهر العدد الذري بشكل عام في الجدول الدوري للعناصر الموجود أعلى الرمز الكيميائي على اليسار.
  • يميل إلى عدم الاستقرار. الاتجاه الطبيعي للغالبية العظمى من الذرات هو الاتحاد مع ذرات أخرى (من نفس النوع أو مختلف) لتكوين تجمعات مستقرة (أي ، مركبات كيميائية) لأن القيام بذلك يؤدي إلى حالة من الحد الأدنى من الطاقة وأقصى قدر من الاستقرار. من خلال تكوين روابط كيميائية ، يكتسبون الإلكترونات أو يفقدونها أو يتشاركونها. تحتوي هذه التقاطعات على الطاقة التي يتم إطلاقها في النهاية على شكل حرارة أو ضوء.
  • امتثل لقاعدة الثمانيات. ما يبرر التفاعل وتكوين الروابط هو أن الذرات تمتثل لقاعدة لويس الثمانية ، والتي تشير إلى أن الروابط تستجيب للحاجة إلى الحصول على التكوين الإلكتروني الذي يميز الغازات النبيلة أو “الخاملة” ، مع وجود ثمانية إلكترونات في طاقتك الأخيرة مستوى. على سبيل المثال: يمكن تمثيل تكوين جزيئات الماء والأسيتيلين في الرسم البياني التالي ، حيث يتم تمثيل إلكترونات الكربون والأكسجين باللون الأحمر ، بينما يتم تمثيل إلكترونات الهيدروجين باللون الأسود.

هيكل الذرة

تتكون نواة الذرة من البروتونات والنيوترونات.

الذرة تتكون من نواة مركزية وسحابة من الإلكترونات حول تلك النواة. تحتوي النواة على جسيمات موجبة الشحنة تسمى البروتونات وكذلك جسيمات غير مشحونة تعرف بالنيوترونات. تنجذب سحابة الإلكترون سالبة الشحنة إلى البروتونات في النواة بواسطة القوة الكهرومغناطيسية. في المقابل ، تتميز الإلكترونات بالمدارات الذرية ، وهي وظائف رياضية تمثل احتمال العثور على إلكترون في منطقة من الفضاء حول النواة.

الكتلة الذرية

كتلة الذرة يتم الحصول عليها بشكل أساسي من خلال مجموع البروتونات والنيوترونات في نواتها (لأن كتلة الإلكترونات صغيرة للغاية وبالتالي لا تكاد تذكر). تسمى هذه المعلمة بالرقم الكتلي ويتم تمثيلها بالحرف أ.

بالرغم ان عدد البروتونات مطابق لجميع ذرات عنصر كيميائي معين، يمكن أن يختلف عدد النيوترونات في بعض هذه العناصر. يحدث هذا ، على سبيل المثال ، مع الكربون أو النيتروجين ، وهما عناصر لها عدة نظائر ، مثل الكربون -14 أو النيتروجين -15.

عدد الكتلة (مجموع البروتونات والنيوترونات) لهذين النظيرين هما 14 و 15 على التوالي.. أي أن الكربون -14 يحتوي على 6 بروتونات و 8 نيوترونات ، بينما يحتوي النيتروجين -15 على 7 بروتونات و 8 نيوترونات.

تفاعل كيميائي

الإلكترونات مسؤولة عن التفاعل الكيميائي للذرات.

على الرغم من أهمية البروتونات والنيوترونات من حيث الكتلة والتفاعلات النووية ، إلا أن الإلكترونات (خاصة تلك الموجودة في مستوى الطاقة الأخير لسحابة الإلكترون) هي المسؤولة عن التفاعل الكيميائي للذرات.

إن الإلكترونات هي التي ستسمح في النهاية بإنتاج المركبات الكيميائية اللانهائية وتحللها طوال الوقت. ذلك بالقول، الإلكترونات هي الجسيمات دون الذرية التي تشكل الروابط الكيميائية بين الذرات لتشكيل المركبات الكيميائية المختلفة.