العدد الذري والكتلي للعناصر الكيميائية، الرقم الذري مرتبط باسم العنصر، أي أن جميع الذرات التي لها رقم تنتمي إلى عنصر مقابل، ويحدد الرقم تسلسل العنصر في الجدول، وبالنسبة لـ 12، فهي كتلة العنصر (عدد البروتونات والنيوترونات).
الأعداد الذرية والكتلة للعناصر الكيميائية
- يحتوي الهيدروجين على عدد ذري (1) ورقم كتلي (7).
- للهيليوم عدد ذري (2) ورقم كتلي (2).
- الليثيوم، العدد الذري (3)، والعدد الكتلي (2).
- يحتوي البريليوم على عدد ذري (4) ورقم كتلي (3).
- البورون، العدد الذري (5)، والعدد الكتلي (7).
- الكربون، العدد الذري (6)، والعدد الكتلي (8).
- النيتروجين والعدد الذري (7) والعدد الكتلي (2).
- الأكسجين، العدد الذري (8)، والعدد الكتلي (9).
- نيون، العدد الذري (10)، والعدد الكتلي (6).
- الصوديوم، العدد الذري 11، والعدد الكتلي (2).
- المغنيسيوم، العدد الذري (12)، والعدد الكتلي (6).
- يحتوي الألمنيوم على عدد ذري 13 وكتلة عدد 2.
- يحتوي السيليكون على عدد ذري 14 ورقم كتلي (3).
- الفوسفور، العدد الذري 15، والعدد الكتلي (2).
- يحتوي الكبريت على العدد الذري 16 ورقم الكتلة 5.
- الكلور والعدد الذري (17) والعدد الكتلي (2).
- الأرجون، العدد الذري (18)، والعدد الكتلي (1).
- البوتاسيوم، العدد الذري 19، والعدد الكتلي (1).
- الكالسيوم، العدد الذري (20)، والعدد الكتلي (4).
- سكانديوم، العدد الذري (21)، والعدد الكتلي (8).
- التيتانيوم، العدد الذري (22)، والعدد الكتلي (1).
- الفاناديوم، العدد الذري (23)، العدد الكتلي (1).
- الكروم، العدد الذري (24)، والعدد الكتلي (6).
- المنغنيز، العدد الذري (25)، والعدد الكتلي (9).
- الحديد والعدد الذري (26) والعدد الكتلي (2).
- الكوبالت والعدد الذري (27) والعدد الكتلي (9).
- النيكل، العدد الذري (28)، والعدد الكتلي (2).
- النحاس، العدد الذري (29)، والعدد الكتلي (3).
- الزنك، العدد الذري (30)، والعدد الكتلي (4).
- الغاليوم، العدد الذري (31)، والعدد الكتلي (1).
- الجرمانيوم، العدد الذري (32)، والعدد الكتلي (1).
- الزرنيخ والعدد الذري (33) والعدد الكتلي (2).
- السيلينيوم، العدد الذري (34)، والعدد الكتلي (3).
- البروم، العدد الذري (35)، والعدد الكتلي (1).
- الكريبتون، العدد الذري (36)، والعدد الكتلي (2).
- الروبيديوم، العدد الذري (37)، والعدد الكتلي (3).
- السترونشيوم، العدد الذري (38)، والعدد الكتلي (1).
- الإيتريوم، العدد الذري 39، والعدد الكتلي (2).
حدد العدد الذري والعدد الكتلي
- يُعرَّف العدد الذري بأنه عدد البروتونات داخل الذرة ويُشار إليه بالرمز (Z). هذا هو الرمز (أ)، ويتم تحديد نوع العنصر وخصائصه بواسطته.
- فيما يتعلق بعدد الكتلة، يتم تعريفه على أنه مجموع البروتونات والنيوترونات وفقًا للمعادلة الرياضية التالية.
- وتجدر الإشارة إلى أن الجدول الحديث يرتب العناصر حسب زيادة العدد الذري.
- الذي اكتشفه العالم هنري موزلي، لأن الرقم يوضع فوق العنصر في الجدول، وبالتالي يتم وضع الرقم الكتلي أسفل العنصر.
- عند الإعلان عن العنصر، يتم وضع العدد والكتلة على يسار العنصر.
- لذلك يتم التعبير عن رقم الكتلة برقم صغير فوق العنصر، وبالتالي فإن الرقم الذري يعبر عن رقم موضوع في شكل عدد صغير ولكن أسفل العنصر.
- وذلك لأن كتلة الإلكترونات لا تدخل في حساب عدد الكتلة، لأن كتلتها صغيرة للغاية، حوالي 1800 مرة أصغر من كتلة البروتون.
- العدد الكتلي لأي ذرة يساوي كتلة أقرب عدد صحيح.
- تعتبر النظائر المختلفة لعنصر ما لها أرقام فضية مختلفة لأنها تحتوي على أعداد مختلفة من النيوترونات.
- ما يجب ملاحظته هو أن إضافة بروتون إلى ذرة ينتج عنها تكوين عنصر بديل، تمامًا كما تؤدي إضافة نيوترون إلى ذرة إلى إنشاء نظائر مزعومة.
العلاقة بين العدد الذري للعنصر وخصائصه الكيميائية
- يمكن دائمًا تحديد الخصائص الكيميائية لعنصر من خلال معرفة رقمه في الجدول، لأن عدد البروتونات هو نفسه عدد الإلكترونات داخل ذرة محايدة.
- من خلال معرفة عدد الإلكترونات، من الممكن حساب التوزيع الإلكتروني للعنصر، وفهم طبيعة إلكترونات التكافؤ في المدار الأخير.
- لأن طبيعة الإلكترونات تحدد قدرة الذرة على مشاركة إلكتروناتها وإنشاء روابط كيميائية أثناء التفاعلات الكيميائية.
أمثلة لحساب العدد الذري والعدد الكتلي
يتم استخدام العدد الذري والعدد الكتلي لتكوين صورة كاملة للذرة وبالتالي العناصر، من حيث الخصائص، والطريقة التي تمسك بها النواة الذرات معًا، وكمية البروتونات والإلكترونات والنيوترونات لكل منها. عنصر، وبالتالي فإن ما يلي أمثلة توضيحية:
1- مثال (1)
ذرة لها رقم 9 وعدد نيوتروناتها تسعة عشر، فما هو عدد البروتونات وعدد الإلكترونات وبالتالي عدد النيوترونات فيها؟
- الحل، عدد البروتونات هو 9، لأن عدد البروتينات عادة ما يكون كافياً لعدد البروتونات.
- عدد الإلكترونات 9، لأن عدد البروتونات يساوي عدد الإلكترونات داخل الذرة المحايدة.
- عدد النيوترونات هو 10، لأنه عادة ما يتم الحصول على عدد النيوترونات عن طريق طرح العدد الذري من العدد الكتلي، مما يعني (عدد البروتونات + عدد النيوترونات) – (عدد البروتونات) = عدد النيوترونات.
2- مثال (2)
- ما عدد النيوترونات الموجودة في ذرة الكلور (Cl) المكونة من 17 وكم عدد النوى الموجودة بها؟
- الحل، لأن العدد يساوي عدد البروتينات، لذا فإن عدد الكتل = عدد البروتونات + عدد النيوترونات، إذن 35 = 17 + عدد النيوترونات وبالتالي عدد النيوترونات = 35 – 17 = 18 نيوترون.
3- مثال (3)
- ذرة الصوديوم رقم 11 ما هو عدد البروتونات والإلكترونات؟
- الحل، وتجدر الإشارة إلى أن العدد الذري = عدد البروتونات = عدد الإلكترونات في ذرة محايدة، وبالتالي فإن عدد البروتونات هو 11 وبالتالي فإن عدد الإلكترونات يساوي أيضًا 11.
4- مثال (4)
- كم عدد البروتونات والنيوترونات والإلكترونات الموجودة داخل ذرة محايدة من البورون (B105) والزئبق (Hg19980)؟
- الحل: العدد داخل ذرة البورون = 5، لذا فإن عدد البروتونات = 5، وبالتالي فإن عدد الإلكترونات = 5، وبالتالي فإن عدد النيوترونات = 5.
- عدد ذرات الزئبق = 80، وبالتالي فإن عدد البروتونات = 80، وعدد الإلكترونات = 80، وبالتالي عدد النيوترونات 119.
أهم المعلومات حول العدد الذري والعدد الكتلي
- رتب مندليف العناصر الكيميائية المعروفة وفقًا لتشابهها في الخواص الكيميائية ولاحظ أن ترتيبها المطابق للكتلة أدى إلى بعض الاختلافات.
- قد لا يتم وضع اليود والتيلوريوم، عند ترتيبهما بالكتلة، ولكن عند الترتيب حسب (عدد البروتونات)، فإن خواصهما الكيميائية تتطابق مع الترتيب.
- العدد الذري للهيدروجين هو 1 لأن نواته تحتوي على بروتون واحد.
- العدد الذري للهيليوم هو 2 ويحتوي على بروتونين ونيوترونين.
- ثم يأتي الليثيوم في الجدول وفي نواته يوجد 3 بروتونات بالإضافة إلى 4 نيوترونات.
- لذلك يزداد عدد العناصر حتى العناصر الثقيلة مثل الرصاص (العدد الذري 82) واليورانيوم العدد الذري 92.
- إلى جانب الرقم Z، وهو عدد البروتونات، فإننا مهتمون أيضًا بالكيمياء والفيزياء.
- الكتلة أ هي عدد البروتونات والنيوترونات داخل نواة الذرة، أ تسمى عدد الكتلة.
- يُلاحظ أن العدد المتساوي من البروتونات وبالتالي عدد النيوترونات يعمل على استقرار النواة، وعلى وجه الخصوص، نعرف هذا بالنسبة للعناصر الأساسية العشرين في الجدول.
- على الطاولة.
- بعد ذلك، تحتاج النواة إلى مزيد من النيوترونات للحفاظ على استقرار النواة لموازنة قوى التنافر المتزايدة بين البروتونات (النيوترونات متعادلة كهربائيًا).
- إذا كانت النواة غير مستقرة فهي مشعة، من بين النظائر المختلفة للمادة، قد نجد شيئًا مستقرًا أو غير مستقر، على سبيل المثال الكربون -12 مع 6 بروتونات + 6 نيوترونات ثابت، بينما الكربون -14 مع 6 بروتونات + 8 نيوترونات هو غير مستقر.
- بغض النظر عما إذا كان العنصر مشعًا أم لا، فإن خواصه الكيميائية لا تتأثر.
- يبدو أن التغييرات داخل أطياف العنصر تعتمد على طول الرقم Z.
- تم توضيح هذه الاختلافات أخيرًا من قبل هنري موسلي في عام 1913.
- فحص موسلي الخطوط الطيفية الناشئة عن الذرات المثارة وقرر أنه قبلها على أنها صحيحة في نموذج بوهر للذرة.
- وجد أيضًا أن تردد الخطوط الطيفية للعناصر المختلفة يتناسب طرديًا مع مربع الرقم Z.
أخيرًا، قمنا بتغطية جميع المعلومات التي تريد معرفتها حول العدد الذري وكتلة العناصر الكيميائية.