الوحدة الأولى: تركيب المادة وتغيراتها- الفصل الأول: الذرة

الفصل الأول: الذرة

ستتعرف في هذا الفصل على المصطلحات والمفاهيم العلمية التالية:

الذرة	Atom
العنصر	Element
المركب	Compound
الصيغة الكيميائية	Chemical Formula
النواة	Nucleus
الإلكترونات	Electrons
البروتونات	Protons
النيوترونات	Neutrons
العدد الذري	Atomic Number
العدد الكتلي	Atomic Mass
النظائر	Isotopes

درست سابقاً المادة لها ثلاثة أشكال هي : العنصر والمركب والمخلوط

أشكال المادة النقية: 1- العنصر Element . 2- المركب Compound .

أولاً : وحدة تركيب المادة

تتكوّن المادة من دقائق صغيرة جداً لا ترى بالعين المجردة تُسمى الذرات.

إن جميع العناصر تتألف من دقائق ( ذرات ) ، وأن ذرات العنصر الواحد متشابهة في صفاتها، فهي متشابهة في الشكل، والحجم، واللون. أما ذرات العناصر المختلفة فهي مختلفة من عنصر إلى آخر.

ثانياً : الفرق بين العنصر والمركب

العنصر: مادة تتألف من نوعٍ واحد من الذرات.

ويمكن أن توجد ذرات العنصر على ثلاث هيئات:

أولاً: ذرات مستقلة، كما في الغازات النبيلة، مثل الهيليوم He والنيون Ne .

ثانياً: جزيئات،تتألف من ارتباط ذرتين معاً أو أكثر،مثل الهيدروجين 2H ، والأكسجين O2 ، والكلور Cl2.

ثالثاً: تجمعات لعدد كبير من ذرات العنصر نفسه، مثل جميع الفلزات، كالنحاس Cu ، والحديد Fe .

المركب: مادة تتألف من نوعين، أو أكثر من الذرات.

مثال (1): جزيء الماء H2O : يتألف جزيء الماء من اتحاد ذرتين من الهيدروجين مع ذرة واحدة من الأكسجين، وبما أنه يتألف من نوعين مختلفين من الذرات، فهو بذلك يعد مركباً.

مثال (2): ملح الطعام NaCl

يتكوّن ملح الطعام من اتحاد ذرة صوديوم Na مع ذرة كلور Cl ، وبما أنه يتألف من نوعين مختلفين من الذرات، فهو بذلك يُعد مركباً.

سؤال : الشكل الآتي يمثل عدداً من المواد، حدّد أي منها يمثل مركباً، وأيها يمثل عنصراً.

ثالثاً : التعبير عن تركيب المادة

يعبّر عن تركيب المادة برموز، وللتعبير عن تركيب المادة برموز بشكلٍ صحيح لا بدّ من معرفة مكونات هذه المادة.

1- التعبير عن رموز العناصر.

يعبّر عن رموز العناصر بثلاثِ طرق:

أولاً: العناصر التي توجد على شكل ذرات منفردة أومستقلة (الغازات النبيلة)، يُعبّر عنها بكتابة رمز العنصر بدون أرقامٍ تحاذيها. للتعبير عن صيغة غاز الهيليوم مثلاً، نكتب رمز الهيليوم بدون أرقام تحاذيه، كالتالي : الهيليوم: He

ثانياً: العناصر التي تتألف من جزيئات ثنائية الذرات، (أغلب اللافلزات)، يُعبّر عنها بكتابة رمز العنصر، وإلى يمينه من الأسفل رقم (2)، الذي يشير إلى عدد الذرات التي يتألف منها جزيء العنصر.

انظر كيف نعبّر عن رموز بعض العناصر اللافلزية:

العنصر	رمز جزيء العنصر
الهيدروجين	H2
النتروجين	N2
الفلور	F2
الكلور	Cl2
البروم	Br2
اليود	I2

ملاحظة : توجد بعض اللافلزات على شكل جزيئات تحتوي على أكثر من ذرتين، مثل الفسفور، الذي يتألف الجزيء الواحد منه من أربع ذرات، والكبريت الذي يتألف جزيئه من ثمان ذرات، لاحظ كيف نكتب صيغة كل منهما :

الفسفور: P4

الكبريت: S8

ثالثاً: العناصر التي توجد على شكل تجمّعات كبيرة للذرات (الفلزات والكربون)، يُعبّر عنها بكتابة رمز العنصر بدون أرقام تحاذيها. فمثلاً: يعبر عن الصوديوم بالرمز: Na ، ويعبر عن النحاس بالرمز: Cu ، ويعبر عن الكربون بالرمز: C

2- التعبير عن المركبات بالرموز

   للتعبير عن المركب برموز، نكتب رموز الذرات التي يتألف منها جزيء المركب، وإلى يمين كل رمز من الأسفل نكتب عدد الذرات التي يشارك بها كلّ عنصر في المركب، وتُعرف هذه الطريقة في التعبير بالصيغة الجزيئية للمركب.

الصيغة الجزيئية للمركب: تعبير بالرموز عن المركب، يتضمن نوع الذرات في جزيء المركب وعددها.

مثال (1): يتألف جزيء الأمونيا من ثلاث ذرات هيدروجين، وذرة نتروجين واحدة، لذا تكتب الصيغة الكيميائية للأمونيا كالتالي: NH3

مثال (2):يتألف جزيء ثاني أكسيد الكربون من ذرتي أكسجين، وذرة كربون واحدة، لذا تكتب الصيغة الكيميائية له كالتالي: CO2

سؤال : - يتألف محلول التعقيم الطبي (السبيرتو) بشكلٍ رئيس من مادة (الإيثانول) التي يعبر عنها بالصيغة: C2H5OH

أ) ما العناصر التي يتألف منها هذا المركب؟

ب) ما عدد ذرات كل عنصر؟

2- اكتب صيغ المركبات التالية:

ثاني أكسيد الكبريت، الذي يتألف من ذرتي أكسجين، وذرة كبريت واحدة.

فوق أكسيد الهيدروجين، الذي يتألف من ذرتي أكسجين، وذرتي هيدروجين.

أكسيد النتروجين، الذي يتألف من ذرة أكسجين واحدة، وذرة نتروجين.

رابعاً : مكونات الذرة

   تُعد الذرة وحدة تركيب العنصر، ولقد ظل الاعتقادُ السائدُ بين العلماء من بداية القرن السابع عشر إلى بداية القرن العشرين، أنّ الذرة هي أصغر جزء في المادة، وأنها لا تحتوي على مكونات أصغر.

تبين مع تقدم العلم بأن الذرة تحتوي على جسيمات أصغر، هي: البروتونات والنيوترونات والإلكترونات.

تقسم مكونات الذرة إلى جزأين، هما:

1- النواة

جزء صغير جداً يُعدّ مركز الذرة، وتحتوي على نوعين من الجسيمات، هما:

-         البروتونات: وهي جُسيمات مشحونة بشحنة موجبة، كتلتها كبيرة نسبياً.

-         النيوترونات: جُسيمات غير مشحونة، كتلة الجسيم منها مساوية لكتلة البروتون.

2- الإلكترونات

وهي جُسيمات صغيرة جداً تسبح في الفراغ الموجود حول النواة الذي يشكل معظم حجم الذرة، وتحمل الإلكترونات شحنة سالبة مساوية لشحنة البروتون مقداراً، ولكن كتلتها صغيرة جداً.

خامساً : خصائص الذرة

تختلف ذرات العناصر عن بعضها بخصائص عدة، منها:

•        العدد الذري.

•        العدد الكتلي.

العدد الذري

تتألف جميع الذرات من الجُسيمات نفسها، إلا أنها تختلف عن بعضها في أعداد هذه الجُسيمات، حيث لا يمكن أن تتساوى ذرات عنصرين في عدد البروتونات، أو عدد الإلكترونات، وبذلك يمكن التمييز بين الذرات بحسب عدد بروتونات كل منها، وهو ما يُعرف بالعدد الذري.

العدد الذري: هو عدد البروتونات في نواة الذرة (وهو يساوي عدد الإلكترونات في الذرة المتعادلة).

ويُعد العدد الذري هوية العنصر، إذ تعتمد خصائص العنصر على هذا العدد، ولا يوجد عنصران يتساويان في عدديهما الذريين.

العدد الكتلي

يرتبط مفهوم العدد الكتلي بالنواة ومكوناتها المؤثرة في كتلة الذرة، ولا يرتبط بكتلة الإلكترون، وذلك لأن كتلة الإلكترون صغيرة جداً (مهملة)، وبالتالي فإن كتلة الذرة تتأثر بعدد البروتونات وعدد النيوترونات فيها، لذلك يمكن القول بأن كتلة الذرة تساوي مجموع كتل البروتونات والنيوترونات فيها، وهذا ما يُعرف بالعدد الكتلي.

العدد الكتلي: مجموع عدد البروتونات وعدد النيوترونات في الذرة.

مثال (1):العدد الذري لعنصر الليثيوم (3)، وعدده الكتلي (7)، ماذا تعني لك هذه الأرقام؟

بما أن العدد الذري يساوي (3)، فهذا يعني أن ذرة الليثيوم تحتوي على (3) بروتونات موجبة موجودة داخل نواة ذرتها، و(3) إلكترونات سالبة تدور في مدارات حول نواتها.

لاحظ أن عدد البروتونات الموجبة = عدد الإلكترونات السالبة وذلك لتكون الذرة متعادلة.

وبما أن العدد الكتلي يساوي (7)، فهذا يعني أن مجموع عدد البروتونات وعدد النيوترونات في نواة الذرة يساوي (7)، وبما أن عدد البروتونات (3)، فإن عدد النيوترونات يساوي (4).

يمكن استنتاج عدد النيوترونات في الذرة من العلاقة :

عدد النيوترونات = العدد الكتلي – العدد الذري

الشكل التالي يمثل تمثيلاً لذرة الليثيوم:

مثال (2):العدد الذري لعنصر البريليوم (4)، وعدده الكتلي (9)، ماذا تعني لك هذه الأرقام؟

الحل :

بما أن العدد الذري = (4).

العدد الذري = عدد البروتونات = عدد الإلكترونات = 4

بما أن العدد الكتلي = (9).

عدد النيوترونات = العدد الكتلي – العدد الذري

عدد النيوترونات = 9 – 4

عدد النيوترونات = 5

النظائر Isotopes

   اكتشف العلماء أن ذرات العنصر الواحد تختلف في أعدادها الكتلية، ويرجع السبب في ذلك إلى اختلافها في عدد النيوترونات، بينما تتشابه في عدد البروتونات، وهذا الاختلاف لا يؤثر في خصائص العنصر الكيميائية، وقد سُميت هذه العناصر بالنظائر.

مثال:للكربون نظيران، هما:

الكربون (12)، والكربون (14)، انظر إلى الاختلاف بين النظيرين.

الكربون (12)	الكربون (14)
العدد الذري = 6	العدد الذري = 6
العدد الكتلي = 12	العدد الكتلي = 14

استعمالات النظائر:

للنظائر استعمالات كثيرة، منها:

• تُستعمل لتقدير أعمار الصخور، وفي تقدير أعمار الأشياء التي كانت يوماً ما حية، كالعظام.

• تُستعمل في الطب، ولها استخدامات كثيرة منها معالجة الأورام السرطانية.

• تُستعمل في الزراعة.

جزاك ربي كل خير استاذ

» الوحدة الأولى: تركيب المادة وتغيراتها- الفصل الأول: الذرة
» ملخص الوحدة الأولى: الفصل الأول: نشأة الكائنات الحية
» 2022 - تركيب المادة الوراثية Genetic Material Structure علوم ثامن الوحدة 1
» حل اسئلة الفصل الثاني - الوحدة الأولى
» حل اسئلة الفصل الثالث - الوحدة الأولى