عدد البروتونات هو الذي يحدد هوية الذرة ، تتكون الذرة من بروتونات ونيوترونات، وهي عبارة عن نواة صغيرة موجبة الشحنة ومحاطة بعدد كبير من الإلكترونات سريعة الحركة. يُطلق على عدد البروتونات في الذرة اسم العدد الذري أو رقم البروتون، ويتم تحديد الخواص الكيميائية للذرة من خلال عدد البروتونات والإلكترونات وترتيبها. عدد الإلكترونات في الذرة يساوي عدد البروتونات في النواة عندما تكون الذرة متعادلة كهربائيا. يُعرف عدد النيوترونات في النواة برقم النيوترون ويرمز له بالحرف N. وإجمالي عدد البروتونات والنيوترونات في النواة يساوي N = A + 2، حيث يمثل A العدد الذري. تلعب النيوترونات دورًا في تثبيت النواة، حيث إنها تتجاذب مع بعضها البعض، مما يعزز التوازن الكهربائي ويتجنب التنافر الذي يحدث بين البروتونات.
عدد البروتونات هو الذي يحدد هوية الذرة
الذرة هي أصغر وحدة يمكن تقسيم المادة إليها، وهي أصغر وحدة تحدد الخصائص المميزة لكل عنصر كيميائي. هي وحدة البناء الأساسية في الكيمياء، وتتكون من البروتونات التي تحمل شحنة موجبة، والنيوترونات التي لا تحمل شحنة، وتحيط بها الإلكترونات التي تحمل شحنة سالبة. القوى الكهربائية هي التي تربط الإلكترونات بالنواة. تتكون الجزيئات من ذرات مرتبطة بروابط كيميائية يصعب تفكيكها، وجميع الذرات متساوية الحجم تقريبًا. النواة التي تحتوي على 3 إلكترونات لها نفس حجم النواة التي تحتوي على 90 إلكترونًا، وتتركز كتلة الذرة في النواة على الرغم من صغر حجمها. وأهم ما يميز الذرة هو عدد البروتونات الموجودة في النواة، ويرمز لها بالرمز z، أما عدد النيوترونات فيؤثر على كتلة الذرة لكنه لا يؤثر على خواصها الكيميائية. ولذلك، فإن النواة التي تحتوي على ستة بروتونات وستة نيوترونات سيكون لها نفس الخصائص الكيميائية للنواة التي تحتوي على ستة بروتونات وثمانية نيوترونات، على الرغم من اختلافها. تسمى النوى التي لها نفس العدد من البروتونات وعدد مختلف من النيوترونات نظائر بعضها البعض، وجميع العناصر لها عدد من النظائر.
اقرأ أيضًا: ماهو سبب قلة دم الدورة
مكونات الذرة
- نواة.
- بروتون.
- نيوترون.
- الإلكترون.
نواة تتكون النواة من كتلة الذرة، وتتكون من البروتونات والنيوترونات، والتي تعرف مجتمعة باسم النيوكليونات. تدور الإلكترونات حول النواة وهي أخف من النواة.
بروتون : تحمل النواة في الذرة شحنة موجبة، ويشير العدد الذري إلى إجمالي عدد البروتونات الموجودة في الذرة.
نيوتن تتشارك النيوترونات في نواة الذرة مع البروتونات، فهي جسيمات ذات شحنة متعادلة ولها نفس وزن البروتونات تقريبًا، حيث يصل وزنها إلى 1.0087 على مقياس الكربون.
الإلكترون : تدور الإلكترونات حول النواة وتحمل شحنة سالبة، ووزنها أخف بكثير من البروتونات والنيوترونات، إذ تبلغ كتلتها 1/1836 من كتلة البروتونات. تدور الإلكترونات حول النواة في مستويات تسمى مستويات الطاقة. يحتوي كل مستوى على عدد محدد من الإلكترونات. ويعتمد عدد مستويات الطاقة على العدد الإجمالي للإلكترونات، والمستوى الأول هو الأقرب للنواة.
العدد الكتلي والعدد الذري
العدد الكتلي للذرة يعني إجمالي عدد البروتونات والنيوترونات الموجودة في النواة (النيوكليونات)، ويسمى أيضًا الكتلة الذرية. النظائر المختلفة لنفس الغاز لها أعداد كتلية مختلفة، حيث تحتوي نواتها على أعداد مختلفة من النيوترونات. العدد الذري هو عدد البروتونات الموجودة في الذرة، والنظائر لها نفس العدد الذري، وتختلف فقط في عدد النيوترونات. يشير مصطلح النظائر إلى الذرات التي تختلف فقط في عدد النيوترونات، وتشير الكتلة الذرية النسبية إلى متوسط الكتل الذرية لجميع النظائر المختلفة.
اقرأ أيضًا: ما هي الاسباب المعينة على أداء الصلاة
مثال على النظائر يوجد الكربون في الغلاف الجوي كغاز له ثلاثة نظائر. بما في ذلك Carbon_12 وcarbon_13، وهما مستقران، وcarbon_14، وهو مشع. وتتواجد هذه النظائر في الغلاف الجوي، حيث يمثل الكربون_12 النسبة الأكبر، حوالي 99%، والكربون_13 يمثل 1%، والكربون_14 موجوداً بنسبة قليلة جداً. ونظرًا لأن النباتات تستنزف ثاني أكسيد الكربون من الهواء لإجراء عملية التمثيل الضوئي، فإن نسبة الكربون 14 في أنسجتها تساوي نسبة الكربون 14 في الغلاف الجوي. وبما أن الحيوانات تتغذى على النباتات، فإن نسبة الكربون في أجسامها تعادل نسبتها في الغلاف الجوي. ولكن عندما يموت الكائن الحي، فإنه يتوقف عن امتصاص الكربون 14، وبالتالي تنخفض نسبة الكربون 14 في جسمه تدريجياً. حيث يتحول الكربون_14 إلى نيتروجين_142. ويستخدم العلماء هذه الخاصية لحساب عمر الكائنات الحية إذا كانت لا تتجاوز خمسين ألف سنة. تتم مقارنة نسبة الكربون_14 والكربون_12 في جسم الكائن الحي ونسبته في الغلاف الجوي. ويمكن استخدامه أيضًا لقياس عمر النصف للعناصر. على سبيل المثال، يبلغ عمر النصف للبوتاسيوم_40 حوالي 1.25 مليار سنة، ويبلغ عمر النصف لليورانيوم_235 حوالي 700 مليون سنة. كما أنها تستخدم لقياس عمر الصخور.
كم عدد البروتونات الموجودة في الذرة؟
لحساب عدد البروتونات في الذرة، يجب علينا أولاً جمع بعض المعلومات عن العنصر الذي نريد معرفة عدد البروتونات الموجودة في ذرته. ويتم ذلك باستخدام الجدول الدوري، حيث يمكننا معرفة العدد الذري والوزن الذري للعنصر. العدد الذري في أعلى اليسار، والوزن الذري في الأسفل. على سبيل المثال، بالنسبة لعنصر الكريبتون، العدد الذري هو 36 والوزن الذري 83,80,000، وبالتالي فإن عدد البروتونات يساوي العدد الذري.
على سبيل المثال، عندما يكون عدد البروتونات في ذرة الكريبتون 36، فإن زيادة أو نقصان عدد البروتونات في الذرة يؤدي إلى تحولها إلى عنصر مختلف تمامًا. على سبيل المثال، إذا تمت إزالة بروتون واحد من ذرة الكريبتون، فإنه يتحول إلى ذرة البروم. ولحساب عدد الإلكترونات، يجب أن نعرف أن هناك توازناً بين عدد البروتونات الموجبة وعدد الإلكترونات سالبة الشحنة. يجب أن تحتوي الذرة على عدد متساو من البروتونات والإلكترونات. على سبيل المثال، تحتوي ذرة الكريبتون على 36 إلكترونًا و36 بروتونًا. يمكن للذرة أن تكتسب أو تفقد إلكترونًا لتصبح أيونًا، والأيون هو ذرة مشحونة كهربائيًا. إن إزالة أو إضافة إلكترون من الذرة لا يؤثر على العنصر نفسه، بل يؤثر فقط على شحنته. على سبيل المثال، عند إزالة إلكترون من ذرة الكريبتون، يتكون أيون الكريبتون ويكتب على النحو التالي: kr+. ويشير الرمز + إلى أنه أيون موجب الشحنة، أي أنه قد تم إزالة إلكترون سالب الشحنة من الذرة.
النظائر
النظائر هي أنواع مختلفة من نوى العنصر الكيميائي، تحتوي على نفس العدد الذري والخواص الكيميائية، ولكنها تختلف في الكتلة الذرية والخواص الفيزيائية. يحتوي كل عنصر على نظير واحد أو أكثر، وتعتمد خصائص النظير على عدد البروتونات والنيوترونات الموجودة في النواة الذرية. يمكن استخدام مصطلح النويدة لوصف نظائر محددة، وفي هذه الحالة نركز على الخواص النووية للذرة بدلاً من خواصها الكيميائية.
اقرأ أيضًا: تجربتي مع كريم كينتا
تم اكتشاف النظائر في عام 1910 عند دراسة النشاط الإشعاعي، حيث اكتشف الفيزيائي هنري إمكانية تحويل عنصر إلى عنصر آخر، مثل اليورانيوم والثوريوم. في البداية كان يعتقد أن هذه المواد المشعة هي عناصر أخرى وأعطيت أسماء مختلفة، مثل اليورانيوم، وكان نظيره يسمى الأيونيوم، والثوريوم، وكان نظيره يسمى الميزوثوريوم، ولكن بعد فترة تم اكتشاف أن الخصائص الكيميائية لم يكن من الممكن تمييز الميزوثوريوم عن الثوريوم، واكتشف الكيميائي فريدريك سودي عام 1910 أن العناصر ذات الأوزان الذرية المختلفة (وتسمى الآن الكتل الذرية) تحتوي على نفس الخصائص الكيميائية وبالتالي فهي في نفس المكان في الجدول الدوري، وهذا ليس في عناصر. ليس فقط العناصر المشعة ولكن أيضًا العناصر المستقرة.
