الذرة: ما هي ، التركيب والتكوين والنماذج الذرية

الذرة هي الوحدة الأساسية للمادة وأصغر جزء قادر على تحديد عنصر كيميائي ، لأنه يحمل هويته. مصطلح الذرة مشتق من اليونانية ويعني غير قابل للتجزئة.

يتكون من نواة تحتوي على نيوترونات وبروتونات وإلكترونات تحيط بالنواة.

هيكل الذرة

تتكون الذرة من جسيمات صغيرة تسمى أيضًا الجسيمات دون الذريةق: الإلكترونات والبروتونات والنيوترونات.

تتركز معظم كتلة الذرة في النواة ، وهي منطقة صغيرة كثيفة. تم العثور على أكبر حجم لها في الغلاف الكهربائي ، مكان الفراغات ، حيث تدور الإلكترونات حول النواة.

هيكل الذرة

الإلكترونات

ا إلكترون لها شحنة كهربائية سالبة (-1) وليست لها كتلة تقريبًا ، حيث تبلغ قيمتها 9.11 × 10^-28 g e أصغر بحوالي 1840 مرة من الكتلة الأساسية. إنها جسيمات صغيرة تدور بسرعة كبيرة حول النواة الذرية.

الإلكترونات الموجودة في المناطق الخارجية للذرة هي المسؤولة عن تكوين الروابط الكيميائية ، والتي تحدث من خلال التبرع بالإلكترونات أو استقبالها أو مشاركتها.

البروتونات

ا بروتون لها شحنة كهربائية موجبة (+1) لها نفس القيمة المطلقة لشحنة الإلكترونات. بهذه الطريقة ، يميل البروتون والإلكترون إلى جذب بعضهما البعض كهربائيًا.

من خلال البروتونات يمكن تمييز العناصر الكيميائية ، لأن كل ذرة عنصر لها عدد محدد من البروتونات في نواتها ، وهو ما يسمى

العدد الذري.

النيوترونات

ا نيوترون لا يوجد لديه أي شحنة على الإطلاق ، أي أنه محايد كهربائيًا. تشكل مع البروتونات النواة الذرية التي تحمل الكتلة الكاملة للذرة (99.9٪). تبلغ كتلة كل من البروتون والنيوترون تقريبًا 1.67 × 10^-24 ز. تمثل هذه القيمة 1 ميكرومتر وحدة الكتلة الذرية.

يوفر النيوترون الاستقرار للنواة الذرية ، حيث تتسبب القوة النووية في انجذابها إلى الإلكترونات والبروتونات.

فقط ذرة الهيدروجين لا تحتوي على نيوترونات ، فهي تتكون من إلكترون فقط يدور حول بروتون.

تحقق من الجدول أدناه للحصول على أ نبذة مختصرة بمعلومات عن الجسيمات دون الذرية.

جسيم	رمز	معكرونة (في وحدة من الكتلة الذرية)	الشحنة (في وحدة من الشحنة الكهربائية - u.c.e)	موقع
بروتون			+1	النواة
نيوترون			0	النواة
إلكترون			-1	الغلاف الكهربائي

تكون الذرة في حالتها الأرضية متعادلة كهربائيًا ، لأن عدد البروتونات يساوي عدد الإلكترونات والشحنات المعاكسة ، الموجبة والسالبة ، تلغي بعضها البعض.

على سبيل المثال ، يحتوي الصوديوم (Na) على عدد ذري ​​11 ، أي أن نواته بها 11 بروتونًا. وبالتالي ، يوجد 11 إلكترونًا في الغلاف الكهربائي لذرة هذا العنصر.

اقرأ المزيد عن التركيب الذري.

تكوين الذرة

كما رأينا ، تتكون الذرة من منطقة مركزية صغيرة وكثيفة تسمى النواة وحولها يوجد الغلاف الكهربائي ، حيث توجد الإلكترونات ، والتي يمكن تقسيمها إلى طبقات إلكترونية ومستويات فرعية للطاقة و المدارات الذرية.

الطبقات الإلكترونية

تقدم الذرة مستويات الطاقة، والتي تتوافق مع سبع طبقات حول النواة وفيها توجد الإلكترونات التي تدور حولها. تسمى الطبقات K و L و M و N و O و P و Q.

يمكن أن تحتوي كل قذيفة على عدد معين من الإلكترونات ، كما هو موضح في الجدول أدناه.

مستوى الطاقة	طبقة إلكترونية	العدد الأقصى للإلكترونات
1º	ك	2
2º	إل	8
3º	م	18
4º	ن	32
5º	ا	32
6º	ص	18
7º	س	8

على سبيل المثال ، تحتوي ذرة الهيليوم (He) على العدد الذري 2 وبالتالي تحتوي النواة على بروتونين. وبالتالي ، يوجد في الغلاف الكهربي للذرة إلكترونان فقط ، يقعان في الغلاف الإلكتروني الأول والوحيد للذرة ، الغلاف K الذي يتوافق مع مستوى الطاقة الأول.

مستويات الطاقة الفرعية

مستويات الطاقة منزل المستويات الفرعية ، والتي يتم تمثيلها بـ s ، p ، d ، f. يستوعب كل مستوى فرعي أقصى عدد من الإلكترونات ، وهو على التوالي 2 و 6 و 10 و 14.

مع هذه المعلومات ، من الممكن التوزيع الإلكتروني من الذرة ومعرفة موقع الإلكترون الأبعد والأكثر نشاطًا.

مثال: نيتروجين (ن)

العدد الذري: 7
التوزيع الإلكتروني: 1 ثانية² 2 ثانية² 2 ص³

تحتوي ذرة النيتروجين على مستويين من الطاقة ، K و L ، وتحتل إلكتروناتها السبعة المستويين الفرعيين s و p.

ك: ق² = 2 إلكترون
L: s² + ص³ = 5 إلكترونات

لاحظ أن الغلاف L يمكن أن يحتوي على ما يصل إلى 8 إلكترونات ، ولكن في ذرة النيتروجين لا يوجد سوى 5 إلكترونات في تلك الغلاف.

المدارات الذرية

تميز المدارات المنطقة التي من المرجح أن تجد إلكترونًا ضمن مستوى فرعي للطاقة (s ، p ، d ، f) في غلاف إلكتروني (K ، L ، M ، N ، O ، P ، Q).

• المستوى الفرعي s: له مدار واحد يحمل ما يصل إلى إلكترونين
• المستوى الفرعي p: يحتوي على 3 مدارات تضم ما يصل إلى 6 إلكترونات
• المستوى الفرعي d: يحتوي على 5 مدارات تضم ما يصل إلى 10 إلكترونات
• المستوى الفرعي f: يحتوي على 7 مدارات تضم ما يصل إلى 14 إلكترونًا

باستخدام النيتروجين مرة أخرى كمثال وتوزيع إلكتروناته السبعة في المدارات الذرية ، سيكون لدينا:

أنواع الذرة

من خلال مراقبة عدد البروتونات والنيوترونات والإلكترونات يمكننا مقارنة الذرات وتصنيفها إلى النظائر, تساوي الضغط و النظائر.

يمكن تعريف العنصر الكيميائي على أنه مجموعة من الذرات لها نفس عدد البروتونات. تسمى هذه الذرات بالنظائر لأن لها نفس العدد الذري والكتل المختلفة.

على سبيل المثال ، يوجد في الطبيعة 3 نظائر لعنصر الهيدروجين (H): البروتيوم ، الديوتيريوم والتريتيوم .

يمكن تصنيف ذرات العناصر الكيميائية المختلفة على أنها متساوية عندما يكون لها أعداد وكتل ذرية مختلفة ، ولكن نفس عدد النيوترونات.

تساوي الأيزوبار هي ذرات من عناصر مختلفة ، أي أن لها عددًا ذريًا مختلفًا ، ولكن لها نفس العدد الكتلي.

اقرأ المزيد عن النظائر والنظائر متساوية والنظائر.

نماذج الذرة (النماذج الذرية)

الفيلسوف اليوناني أرسطو (384 م. ج. - 322 أ. ج) حاول شرح تركيب جميع المواد من عناصر الأرض والهواء والنار والماء.

ديموقريطوس (546 أ. ج - 460 أ. C) ، وهو عالم وعالم رياضيات يوناني ، صاغ فكرة أن هناك حدًا لصغر الجسيمات. قال إنهم سيصبحون صغارًا جدًا بحيث لا يمكن تقسيمهم بعد الآن. أطلق على هذا الجسيم "ذرة".

بالنسبة لمعظم القرن التاسع عشر ، كان نموذج دالتون الذري، عالم إنجليزي ، الذي اقترح النظرية الذرية ، والتي تجاوزت تفكير القدماء.

تقول هذه النظرية أن جميع المواد تتكون من جزيئات صغيرة غير قابلة للتجزئة تسمى الذرات ، والتي ستكون مثل كرات البلياردو. مع تقدم الدراسات حول بنية المادة ، تم اكتشاف أن الذرة تتكون من جسيمات صغيرة أخرى تسمى دون الذرية.

مع اكتشاف الإلكترون طومسون صاغ النموذج المعروف باسم بودنغ الكتلة ، والذي وصف الذرة بأنها كرة موجبة تحتوي على إلكترونات سالبة الشحنة مضمنة في سطحها.

من خلال تجارب الفيزيائي رذرفورد وجد أن الذرة لديها فراغات وإلكترونات حول نواة صغيرة للغاية وموجبة. وهكذا ، اقترح رذرفورد النموذج النووي لتمثيل الذرة.

بوهر حسّن النموذج الذي اقترحه رذرفورد من خلال إيجاد أن الإلكترونات لا تدور حول النواة بشكل عشوائي ، ولكن في مدارات محددة. أصبح هذا النموذج معروفًا باسم القبة السماوية.

اقرأ أيضًا عن:

• النماذج الذرية
• نموذج طومسون الذري
• نموذج بوهر الذري
• نموذج رذرفورد الذري
• تطور النماذج الذرية