من الأفضل التفكير في أن الذرات هي أصغر أجزاء المادة العادية غير القابلة للتجزئة. في الواقع ، اسمهم مشتق من اليونانية بمعنى "لا يمكن قطعها". تتكون الذرات من البروتونات والنيوترونات والإلكترونات ، على الرغم من أن أصغر وأبسط أنواعها ، ذرة الهيدروجين ، لا تحتوي على نيوترونات.
العنصر هو مادة تتكون من نوع واحد من الذرات. عندما تنظر إلى الجدول الدوري للعناصر ، فإن كل صندوق تراه مشغول بمادة ذات ترتيب فريد من البروتونات والنيوترونات. في الحالة الخاصة لوجود ذرة واحدة فقط من عنصر ما ، يكون تعريف "الذرة" و "العنصر" متطابقين. بدلاً من ذلك ، قد يكون لديك 10 أو 100 أو 1000000 طن من المادة تتكون من عنصر واحد فقط ، طالما أن كل ذرة في تلك الكتلة العملاقة متطابقة. ضع بطريقة مختلفة قليلاً ، عند تقديم ذرة وعنصر وإخبارك أن عنصرًا واحدًا فقط مجهري ، فأنت تعلم أي مثال على عنصر (على الرغم من أنه ليست كل مجموعات عنصر واحد ، بالطبع ، كبيرة بما يكفي بحيث يمكن رؤيتها بالعين المجردة أو حتى التقليدية مجهر).
ما هي بعض أمثلة الذرات؟
أمثلة على الذرات التي من المؤكد تقريبًا أنك سمعت عنها - ما لم تكن قد هبطت للتو هنا من كوكب آخر ، أو ربما في عالم موازٍ حيث الذرات نفسها غير مسموعة - تشمل الهيدروجين والأكسجين والكربون ، على أقل تقدير. الهيدروجين والأكسجين هما الذرتان في الماء ، والصيغة الكيميائية للماء هي H
2يا لواحد مركب يحتوي الماء على ذرتين هيدروجين وذرة أكسجين. لاحظ أن الماء ، على الرغم من أنه لا يمكن أن يفقد أيًا من ذراته المكونة ولا يزال ماءً ، ليس عنصرًا ، لأنه ليست كل ذراته متطابقة. بدلاً من ذلك ، إنه ملف مجمع. (المزيد عن هذه التسمية قريبًا.)يمكن أن تحتوي كل ذرة على ثلاثة مكونات مختلفة: البروتونات والنيوترونات والإلكترونات. في الواقع ، تحتوي كل ذرة بجانب ذرة الهيدروجين واحدة على الأقل من كل ذرة ؛ يتكون الهيدروجين من بروتون وإلكترون واحد ، لكن لا يحتوي على نيوترونات. البروتونات والنيوترونات لها نفس الكتلة تقريبًا ، حيث تبلغ كتلة البروتون 1.6726231 × 10-27 كجم وإلكترون يساوي 1.6749286 × 10-27 كلغ. لا تزال الإلكترونات أصغر حجمًا ، لدرجة أنه يمكن إهمال كتلتها المجمعة لأغراض عملية عند حساب كتلة ذرة معينة. كتلة إلكترون واحد 9.1093897 × 10-31 كلغ.
تحتوي الذرات في شكلها الأولي على أعداد متساوية من البروتونات والإلكترونات. يحمل البروتون شحنة كهربائية موجبة صغيرة ، محددة +1 ، بينما يحمل الإلكترون شحنة كهربائية قدرها -1. لا تحمل النيوترونات أي شحنة ، لذلك لا تحتوي الذرة العادية على شحنة صافية مثل الشحنة الموجبة للبروتون والشحنة السالبة للإلكترون تلغي بعضها البعض. ومع ذلك ، فإن بعض الذرات تحتوي على أعداد غير متساوية من البروتونات والإلكترونات ، وبالتالي تحمل شحنة صافية (على سبيل المثال ، -2 أو +3) ؛ هذه الذرات تسمى الأيونات.
فيزيائيًا ، يتم ترتيب الذرات تقريبًا مثل النظام الشمسي ، مع وجود أجزاء أصغر من المادة تدور حول المركز الأكثر ضخامة. ومع ذلك ، في علم الفلك ، فإن قوة الجاذبية هي التي تحافظ على دوران الكواكب حول الشمس. في الذرات ، إنها قوة كهروستاتيكية. تتكتل البروتونات والنيوترونات في الذرة معًا لتشكل المركز الذي يسمى النواة. نظرًا لأن النواة تشتمل فقط على مكونات موجبة وغير حاملة للشحن ، فهي مشحونة إيجابياً. في غضون ذلك ، توجد الإلكترونات في سحابة حول النواة ، يتم جذبها إليها بشحنتها الموجبة. لا يمكن معرفة موضع الإلكترون في أي لحظة بدقة ، ولكن يمكن حساب احتمالية وجوده في مكان معين في الفضاء بدقة عالية. يشكل عدم اليقين هذا أساس فيزياء الكم ، وهو مجال مزدهر انتقل من النظرية إلى عدد من التطبيقات المهمة في الهندسة وتكنولوجيا الكمبيوتر.
ما هي اسماء الذرات؟
الجدول الدوري للعناصر هو وسيلة عالمية للعلماء والطلاب المبتدئين على حد سواء التعرف على أسماء جميع الذرات المختلفة ، إلى جانب ملخص عن حرجتها الخصائص. توجد هذه في كل كتب الكيمياء وفي أماكن لا حدود لها على الإنترنت. يجب أن يكون لديك واحد في متناول يديك للرجوع إليه عند استشارة هذا القسم.
يحتوي الجدول الدوري على الأسماء والاختصارات المكونة من حرف واحد أو حرفين لجميع العناصر الـ 103 ، أو أنواع الذرة إذا كنت تفضل ذلك. 92 من هذه تحدث بشكل طبيعي ، في حين أن الأثقل 11 ، المرقمة من 93 إلى 103 ، تم إنتاجها فقط في ظل ظروف معملية. يتوافق رقم كل عنصر في الجدول الدوري مع العدد الذري وبالتالي عدد البروتونات التي يحتوي عليها. عادةً ما يُظهر المربع الموجود في الجدول المقابل لعنصر ما كتلته الذرية - أي الكتلة الكلية لبروتوناته ونيوتروناته وإلكتروناته - في أسفل الصندوق ، أسفل اسم الذرة. نظرًا لأنه لأغراض عملية ، فإن هذا يصل إلى كتلة البروتونات والنيوترونات وحدها ، ولأن البروتونات والنيوترونات قريبة جدًا من نفس الكتلة ، يمكنك استنتاج عدد النيوترونات الموجودة في الذرة بطرح العدد الذري (عدد البروتونات) من الكتلة الذرية والتقريب إيقاف. على سبيل المثال ، الصوديوم (Na) هو رقم 11 في الجدول الدوري ، وله كتلة 22.99 وحدة كتلة ذرية (amu). بالتقريب إلى 23 ، يمكنك حساب أن الصوديوم يجب أن يحتوي على 23-11 = 12 نيوترونًا.
مما سبق ، يمكنك جمع أن الذرات تصبح أثقل عندما يتحرك المرء من اليسار إلى اليمين ومن أعلى إلى أسفل الجدول ، مثل قراءة صفحة في كتاب تكون فيها كل كلمة جديدة أكبر قليلاً من السابقة كلمة.
يمكن أن توجد العناصر كمواد صلبة أو سائلة أو غازات في حالتها الأصلية. الكربون (C) مثال على مادة صلبة ؛ الزئبق (Hg) الموجود في موازين الحرارة "القديمة" هو سائل ؛ والهيدروجين (H) موجود كغاز. يمكن تجميعها ، بمساعدة الجدول الدوري ، في فئات على أساس خصائصها الفيزيائية. إحدى الطرق الملائمة لتقسيمها هي المعادن واللافلزات. تشتمل المعادن على ستة أنواع فرعية ، بينما تتميز اللافلزات بنوعين فقط. (يعتبر البورون والزرنيخ والسيليكون والجرمانيوم والأنتيمون والتيلوريوم والأستاتين أشباه فلزات).
يتضمن الجدول الدوري 18 عمودًا ، على الرغم من عدم احتلال كل مساحة ممكنة في كل عمود. يبدأ الصف الأول الكامل - أي المثال الأول من جميع الأعمدة الثمانية عشر التي تحتوي على عنصر - بالعنصر رقم 19 (K ، أو البوتاسيوم) وينتهي بالرقم 36 (Kr أو krypton). يبدو هذا محرجًا في لمحة ، لكنه يضمن أن الذرات ذات الخصائص المتشابهة من حيث خصائصها يظل سلوك الترابط والمتغيرات الأخرى في صفوف أو أعمدة أو مجموعات أخرى يسهل التعرف عليها داخل الطاولة.
ما هي أنواع الذرات المختلفة؟
النظائر هي ذرات مختلفة لها نفس العدد الذري ، وبالتالي فهي نفس العنصر ، ولكن لها أعداد مختلفة من النيوترونات. لذلك فهي تختلف في كتلتها الذرية. مزيد من المعلومات حول النظائر تظهر في قسم لاحق.
سلوك الترابط هو أحد المعايير المختلفة التي يمكن من خلالها فصل الذرات. على سبيل المثال ، تسمى العناصر الستة التي تحدث بشكل طبيعي في العمود 18 (He ، Ne ، Ar ، Kr ، Xe ، Rn) غازات نبيلة لأنها في الأساس غير متفاعلة مع العناصر الأخرى ؛ هذا يذكرنا كيف ، في العصور القديمة ، لم يكن أعضاء طبقات النبلاء يختلطون بعامة الناس.
يمكن تقسيم المعادن إلى ستة أنواع (القلوية ، والأرض القلوية ، والانتقال ، وما بعد الانتقال ، والأكتينويد واللانثانويد). كل هذه تقع في مناطق متميزة في الجدول الدوري. غالبية العناصر عبارة عن معادن من نوع ما ، لكن اللافلزات الـ 17 تشتمل على بعض الذرات المعروفة ، بما في ذلك الأكسجين والنيتروجين والكبريت والفوسفور ، وكلها ضرورية للحياة.
ما هي المركبات والجزيئات؟
يتكون المركب من عنصر واحد أو أكثر. على سبيل المثال ، الماء مركب. ولكن يمكن أيضًا أن يكون لديك عنصر أو أكثر من المركبات المذابة في مركب سائل آخر (عادة الماء) ، مثل السكر المذاب في الماء. هذا مثال على محلول لأن الجزيئات الموجودة في المذاب (المادة الصلبة المذابة) لا ترتبط بجزيئات المذاب (مثل الماء أو الإيثانول أو ما لديك).
أصغر وحدة في المركب تسمى الجزيء. تعكس علاقة الذرات بالعناصر العلاقة بين الجزيئات والمركبات. إذا كان لديك عنصر نقي من الصوديوم ، وقمت بتقليله إلى أصغر حجم ممكن ، فإن ما يتبقى هو ذرة صوديوم. إذا كان لديك مجموعة من كلوريد الصوديوم النقي (ملح الطعام ؛ NaCl) وتقليله إلى أصغر ما يمكن أن يستغرقه مع الحفاظ على جميع خواصه الفيزيائية والكيميائية ، يتبقى لك جزيء كلوريد الصوديوم.
ما هي العناصر الرئيسية؟
تشكل العناصر العشرة الأكثر وفرة على الأرض حوالي 99٪ من كتلة جميع العناصر الموجودة في جميع أنحاء الكوكب ، بما في ذلك الغلاف الجوي. يمثل الأكسجين (O) وحده 46.6 بالمائة من كتلة الأرض. يمثل السيليكون (Si) 27.7 في المائة ، بينما يسجل الألمنيوم (Al) 8.1 في المائة والحديد (Fe) بنسبة 5.0 في المائة. توجد الأربعة التالية الأكثر وفرة في شكل إلكتروليتات في جسم الإنسان: الكالسيوم (Ca) بنسبة 3.6٪ والصوديوم (Na) بنسبة 2.8٪ والبوتاسيوم (K) بنسبة 2.6٪ والمغنيسيوم بنسبة 2.1٪.
يمكن اعتبار العناصر الموجودة بكميات كبيرة في شكل مرئي ، أو العناصر سيئة السمعة ، عناصر رئيسية بمعنى ما. عندما تنظر إلى الذهب الخالص ، سواء كان تقشرًا صغيرًا أو لبنة كبيرة (هذا الأخير غير مرجح!) ، فأنت تنظر إلى عنصر واحد. ستظل هذه القطعة من الذهب تعتبر ذهبية حتى لو بقيت جميعها باستثناء ذرة واحدة. من ناحية أخرى ، كما تلاحظ ناسا ، يمكن أن تحتوي العملة الذهبية على حوالي 20.000.000.000.000.000.000 (20 سبتليون) ذرة ذهبية حسب حجم العملة.
ما هي النظائر؟
ان النظير هو نوع من الذرة ، بنفس الطريقة التي يعتبر بها دوبيرمان نوعًا مختلفًا من الكلب. إحدى الخصائص المهمة لنوع معين من الذرة ، ستتذكر ، هي أن العدد الذري ، وبالتالي عدد البروتونات التي يحتويها ، لا يمكن أن يتغير. لذلك ، إذا كانت الذرات ستأتي في أشكال مختلفة ، فيجب أن يكون هذا الاختلاف نتيجة للاختلافات في عدد النيوترونات.
تحتوي معظم العناصر على نظير ثابت واحد ، وهو الشكل الأكثر شيوعًا للعنصر. ومع ذلك ، توجد بعض العناصر بشكل طبيعي كمزيج من النظائر. على سبيل المثال ، يتكون الحديد (Fe) من حوالي 5.845 بالمائة من 54الحديد ، 91.754 في المئة من 56الحديد ، 2.119 في المئة من 57و 0.282 بالمائة من الحديد 58الحديد. تشير النصوص المرتفعة الموجودة على الجانب الأيسر من اختصارات العنصر إلى عدد البروتونات بالإضافة إلى النيوترونات. نظرًا لأن العدد الذري للحديد هو 26 ، فإن النظائر المذكورة أعلاه بالترتيب تحتوي على 28 و 30 و 31 و 32 نيوترونًا.
جميع نظائر ذرة معينة لها نفس الخصائص الكيميائية ، مما يعني أن سلوك الترابط الخاص بها هو نفسه. تختلف خصائصها الفيزيائية ، مثل كتلها ونقاط غليانها ونقاط انصهارها ، وهي الوسائل المستخدمة للتمييز بينها.