العدد الذري والكتلة الذرية: ماذا تخبرك الأعداد
العدد الذري هو عدد البروتونات في الذرة، وهو يخبرك أي عنصر هي الذرة. أما العدد الكتلي فهو عدد البروتونات مضافاً إليه عدد النيوترونات. وبهذين العددين يمكنك عدّ كل جسيم: فالبروتونات والإلكترونات يساوي كل منهما العدد الذري، والنيوترونات تساوي العدد الكتلي ناقص العدد الذري.
العدد الذري: رقم هوية العنصر
لكل عنصر عدده الذري الخاص، ويُكتب غالباً بالحرف Z. وهو عدد البروتونات في نواة كل ذرة من ذراته. الهيدروجين 1، والكربون 6، والحديد 26، والذهب 79.
يعمل العدد الذري مثل رقم الهوية. فأي ذرة فيها 26 بروتوناً هي حديد، وأي ذرة فيها 27 بروتوناً هي كوبالت. غيّر عدد البروتونات فتحصل على عنصر مختلف.
في الجدول الدوري، العدد الذري هو العدد الصحيح في كل خانة، وغالباً في أعلاها. وتترتب العناصر بحسبه من 1 إلى 118.
العدد الكتلي: البروتونات زائد النيوترونات
العدد الكتلي، ويُرمز له بـ A، هو المجموع الكلي للبروتونات والنيوترونات في نواة الذرة. والإلكترونات خفيفة إلى حد أنها تُستبعد من العد.
ولأنه يعدّ الجسيمات، فالعدد الكتلي عدد صحيح دائماً. وكثيراً ما يظهر في اسم الذرة. فذرة الحديد التي فيها 26 بروتوناً و30 نيوتروناً تسمى حديد-56.
الكتلة الذرية: العدد العشري في الخانة
العدد العشري في كل خانة هو الكتلة الذرية، وتسمى أيضاً الوزن الذري. وهي للحديد 55.845. وهي متوسط كتلة ذرات العنصر، مقيسةً بوحدات الكتلة الذرية (u).
وهي متوسط لأن معظم العناصر خليط من ذرات تختلف في عدد النيوترونات، وتسمى النظائر. ولهذا فإن الكتلة الذرية ليست عادةً عدداً صحيحاً. وسيشرح الدرس التالي النظائر بمزيد من التفصيل.
أما العناصر التي جميع ذراتها مشعة، مثل التكنيشيوم، فيعرض الجدول عادةً عدداً صحيحاً بدلاً من ذلك، مثل 98. وهو العدد الكتلي لأحد أطول نظائر العنصر عمراً.
كيف تجد البروتونات والنيوترونات والإلكترونات
بالنسبة إلى الذرة المتعادلة، تعطيك ثلاث قواعد بسيطة كل جسيم.
البروتونات = العدد الذري. الإلكترونات = العدد الذري، لأن الذرة المتعادلة فيها من الإلكترونات بقدر ما فيها من البروتونات. النيوترونات = العدد الكتلي − العدد الذري.
إذا لم يُعطَ لك العدد الكتلي، فقرّب الكتلة الذرية من الجدول إلى أقرب عدد صحيح واستخدمه. والجواب تقدير جيد لذرة نموذجية، لكنه ليس دقيقاً دائماً لأن الكتلة الذرية متوسط.
أمثلة محلولة: الصوديوم والحديد
عدد الصوديوم الذري 11 وكتلته الذرية 22.99، وتُقرَّب إلى 23. إذن فذرة الصوديوم فيها 11 بروتوناً و11 إلكتروناً و23 − 11 = 12 نيوتروناً.
عدد الحديد الذري 26 وكتلته الذرية 55.845، وتُقرَّب إلى 56. إذن فمعظم ذرات الحديد فيها 26 بروتوناً و26 إلكتروناً و56 − 26 = 30 نيوتروناً.
وماذا عن الأيونات؟
الأيون ذرة اكتسبت إلكترونات أو فقدتها. ولا تتغير بروتوناتها أبداً، لذا يبقى عددها الذري كما هو، لكن عدد إلكتروناتها لم يعد مطابقاً له.
الأيون الموجب فقد إلكترونات، والأيون السالب اكتسبها. فـ Na⁺ فقد إلكتروناً واحداً، لذا فيه 11 − 1 = 10 إلكترونات. والعدد الذري للكلور 17، لذا فإن Cl⁻ الذي اكتسب إلكتروناً واحداً فيه 17 + 1 = 18 إلكتروناً.
النقاط الرئيسية
- العدد الذري هو عدد البروتونات، وهو الذي يحدد أي عنصر هي الذرة.
- العدد الكتلي هو عدد البروتونات زائد النيوترونات، وهو دائماً عدد صحيح.
- الكتلة الذرية في كل خانة متوسط لنظائر العنصر، لذا تكون عادةً عدداً عشرياً.
- في الذرة المتعادلة، يساوي كل من عدد البروتونات وعدد الإلكترونات العدد الذري.
- النيوترونات = العدد الكتلي − العدد الذري؛ وإذا لم يُعطَ العدد الكتلي فقرّب الكتلة الذرية للحصول على تقدير.
اختبر نفسك
ثلاثة أسئلة سريعة عن هذا الدرس.
1. العدد الذري للكلور 17. كم بروتوناً في كل ذرة كلور؟
أظهر الإجابة
17 — العدد الذري هو عدد البروتونات، لذا فكل ذرة كلور فيها 17.2. ذرة الصوديوم-23 عددها الذري 11. كم نيوتروناً فيها؟
أظهر الإجابة
12 — النيوترونات تساوي العدد الكتلي ناقص العدد الذري، إذن 23 − 11 = 12.3. كم إلكتروناً في أيون الكلوريد Cl⁻؟