الذرة : الخصائص والمكونات

The Atom

الذرة : الخصائص والمكونات

 

تصميم : علي ثاير النعيمي

 

 

إذا حدثت كارثة او حرب عالمية وأدت إلى تدمير كل المعرفة العلميه على وجه الأرض ، وتم بقاء وتوارث جملة واحدة فقط إلى الجيل التالي من المخلوقات ، فما هي العبارة التي تحتوي على الكثير من المعلومات ولها عدد اقل من الكلمات؟

أعتقد أن الفرضية الذرية (أو الحقيقة الذرية) هي أن كل الأشياء مصنوعة من ذرات - جزيئات صغيرة تتحرك في حركة دائمة ، تجذب بعضها البعض عندما تكون على مسافة صغيرة ، ولكن تتضاد وتتنافر عندما تتقارب إلى بعضها البعض.

- ريتشارد فاينمان ، محاضرات فاينمان في الفيزياء

 

أكثر من تفاحة نيوتن ، واكثر من قوانين أينشتاين  E = mc2 ،   فإن تجميع ديمتري مندليف للجدول الدوري له تصويتي باعتباره أكثر الأدله البصيرة العلمية إثارة على الإطلاق. كما تم تفصيله بشكل رائع في سلسلة BBC في برنامج "الكيمياء - تاريخ متقلب" ، كان منديلييف أول من قام بالربط بين طبيعة العناصر وخصائصها في الشكل الدوري المجدول الذي نعرفه اليوم.

 

عناصر الصف الأول من الجدول الدوري - الكربون - النيتروجين - الأكسجين - الفلور - النيون

أحد الأشياء المدهشة في الكيمياء هو مدى تأثير تغيير العدد الذري على سلوك العناصر. يعتبر:

 

1. الكربون - الذي يشيع استخدامه كسخان أو فحم ، والذي كان عليّ التعامل معه في نهاية هذا الأسبوع عندما قمت بتنظيف مكان الشواء الذي استخدمناه لحفلة يوم الخميس.
2. النيتروجين - المكون الرئيسي لغلافنا الجوي ، الذي تمر منه كل دقيقة عبر أجسادنا دون ترك أي أثر.
3. الأكسجين - شريان الحياة للحرائق والتمثيل الغذائي البشري ، والتي بدونها ستكون حياتنا مستحيلة.
4. الفلورين - نمر الكيمياء ، خطير للغاية لدرجة أنه أزعج عددًا كبيرًا من الكيميائيين في القرن التاسع عشر الذين حاولوا عزله لأول مرة (وكغاز ، موجود في القائمة القصيرة لحوالي ستة مواد كيميائية تحتاج إلى إذن خاص للعمل بها في MIT).
5. النيون - أخف الغازات النبيلة. يشكل جزء (صغير) من غلافنا الجوي ، تم اكتشافه بالكاد منذ قرن.

 

 

تختلف خصائص هذه العناصر بشكل كبير ، فمن الصعب تصديق أن كل منها يمثل إضافات متتالية من بروتون واحد إلى نواة الذرة. ومع ذلك فهي هكذا.

 

 

مكونات الذرة

البروتونات - تحمل شحنة موجبة.

النيوترونات - نفس كتلة البروتون ولكنها متعادله. لا تحمل شحنة.

معا ، تسمى البروتونات والنيوترونات نوكليونات ، لأنها موجودة في نواة الذرات.

ثم ، على محيط الذرة - للذرة مساحة فارغة في الغالب ، هي الإلكترونات. جزيئات صغيرة - 1/1840 من كتلة النيوكليونات ، تحمل شحنة سالبة.

في الظروف العادية ، تكون الذرة محايدة. عندما تحمل الذرة شحنة ، تسمى أيون. يسمى أيون موجب الشحنة (البروتونات يفوق عدد الإلكترونات) كاتيون.

ويسمى أيون سالب الشحنة (الإلكترونات يفوق عدد البروتونات) الأنيون.

 

كل ما تحتاج لمعرفته حول النوى في الكيمياء العضوية

الخاصية المميزة للعنصر هي عدد البروتونات ، أو العدد الذري. يحتوي الهيدروجين على بروتون واحد وإلكترون واحد. إذا قمت بإزالة الإلكترون ، فإنه يبقى هيدروجينًا ، على الرغم من أن هذه الحالة نسميه كاتيون الهيدروجين ، أيون الهيدروجين ، أو أكثر شيوعًا "بروتون". يحتوي الكربون على ستة بروتونات. النيتروجين سبعة. ترتفع العناصر التي توجد بشكل طبيعي إلى العنصر 92 ، ولكن تم عمل ودراسة وتحضير العناصر حتى 118.

 

إذا أبقيت على عدد البروتونات والإلكترونات ، لكنك غيّرت عدد النيوترونات ، فيتكوو ما نشير إليه بالنظير. النظائر لها نفس العدد الذري ولكن لها وزن ذري مختلف. الديوتيريوم (D) هو نظير الهيدروجين مع بروتون ونيوترون ، للكتلة الذرية 2. التريتيوم (T) هو نظير الهيدروجين مع نيوترون ، للكتلة الذرية 3. التريتيوم مشع - النواة هي غير مستقر - يتحلل ببطء ، مع نصف عمر حوالي 10 سنوات.

 

النظائر لها خصائص كيميائية متطابقة (عمليًا). إذا تابعت في الكيمياء العضوية ، فأنت تعلم أن هناك اختلافات كيميائية دقيقة للغاية (ومفيدة!) بينهما ، لكنني لن أقلق بشأن ذلك في هذه المرحلة. (لمعلوماتك - هذا الاختلاف في السلوك هو ما ساعد تمثيل فلويد لانديس ، على إعطاء مثال بارز(

 

نحدد المول على أنه كمية المادة التي تحتوي على العديد من "الكيانات الأولية" (مثل الذرات والجزيئات والإلكترونات والأيونات(

 

مثل الذرات في 12 جرامًا من الكربون -12. هذا رقم كبير: 6.02 * 10²³ على وجه الدقة.

الوزن الذري هو وزن 1 مول لعينة توجد بشكل طبيعي لعنصر. على سبيل المثال ، نظرًا لأن الوفرة الطبيعية للكربون -13 تبلغ حوالي 1.1٪ نسبة إلى الكربون -12 ، عندما نأخذ 6.02 * 10²³ ذرة من الكربون الأولي الذي يوجد بشكل طبيعي ، نحصل على وزن يبلغ 12.011 جم.

للنواة خاصية تسمى الدوران ، والتي تصبح مهمة عند وضعها في مجال مغناطيسي. هذا هو الأساس لتقنية طيفيه مفيدة تسمى الرنين المغناطيسي النووي والتي سوف تتعلم عنها لاحقًا. التفسير لهذه الظاهرة شرح أكثر في عالم الفيزياء النووية ، لذلك نميل إلى التعتيم عليها.

في الكيمياء العضوية ، النوى ليست مكان العمل. نميل إلى اعتبار النواة من المسلمات. فهي لا تتغير كثيراً. العمل الحقيقي في الإلكترونات.

 

كما سنرى ، في الكيمياء (خاصة الكيمياء العضوية) ، تدور دراسة الكيمياء في الغالب حول دراسة كيفية حركة الإلكترونات بين الذرات. إذا كان علم الاقتصاد يتعلق بتتبع تدفق العملات ، فإن الكيمياء تتعلق إلى حد كبير بتدفق الإلكترونات.

 

 

 

المصادر

• Mazo, Robert M. (2002). Brownian Motion: Fluctuations, Dynamics, and Applications. Oxford University Press. pp. 1–7. ISBN 978-0-19-851567-8. OCLC 48753074.
•  Lee, Y.K.; Hoon, K. (1995). "Brownian Motion". Imperial College. Archived from the original on 18 December 2007. Retrieved 18 December 2007.
•  Patterson, G. (2007). "Jean Perrin and the triumph of the atomic doctrine". Endeavour. 31 (2): 50–53. doi:10.1016/j.endeavour.2007.05.003. PMID 17602746.
•  Thomson, J.J. (August 1901). "On bodies smaller than atoms". The Popular Science Monthly: 323–335. Retrieved 21 June 2009.
•  "J.J. Thomson". Nobel Foundation. 1906. Archived from the original on 12 May 2013. Retrieved 20 December 2007.
•  Rutherford, E. (1911). "The Scattering of α and β Particles by Matter and the Structure of the Atom" (PDF). Philosophical Magazine. 21 (125): 669–688. doi:10.1080/14786440508637080. Archived (PDF) from the original on 31 May 2016. Retrieved 29 April 2016.
•  "Frederick Soddy, The Nobel Prize in Chemistry 1921". Nobel Foundation. Archived from the original on 9 April 2008. Retrieved 18 January 2008.