متى تكون الذرة متعادلة كهربائيا

تكون الذرة متعادلة كهربائيا عندما

تكون الذرة متعادلة كهربائيا

عندما يكون عدد البروتونات الموجبة تساوي عدد الإلكترونات السالبة



.

عندما تحتوي الذرة على عدد متساوٍ من الإلكترونات والبروتونات؛ يكون لها عدد متساوٍ من الشحنات الكهربائية السالبة والشحنات الكهربائية الموجبة، وبالتالي يصبح إجمالي الشحنة الكهربائية للذرة يساوي صفرًا ويقال إن الذرة متعادلة، والذرة في حالتها الشائعة لا تحتوي على نفس عدد الإلكترونات والبروتونات، وفي حالة فقد الذرة إلكترونًا أو اكتسابه أثناء التفاعل الكيميائي، تصبح عبارة عن ذرة مشحونة كهربيًا “متأينة”، ولا تصبح متعادلة كهربيًا، وفي هذه الحالة يكون المجال الناتج عنها أقوى من الحالة المتعادلة؛ وذلك ما يجعلها تنجذب بقوة إلى الذرات والجزيئات الأخرى، وبالتالي تصبح شديدة التفاعل كيميائيًا، وفي المقابل؛ يكون المجال التانج عن الذرة المتعادلة ضعيف ولكن لا يساوي صفر، وهذا ما يجعلها ضعيفة التفاعل الكيميائي، فلا تتفاعل إلا عند إقتراب ذرة أخرى بدرجة كافية من تلك الذرة، فتبدأ في مشاركة الإلكترونات.[1]

ما هي الذرة المتعادلة

الذرة متعادلة كهربائيًا

هي الذرة التي تحتوي على عدد متساوٍ من البروتونات والإلكترونات

.

توصف الذرات بشكل عام بأنها الأجزاء الأساسية للمادة، وهي أصغر وحدة مكونة للمادة والتي تمتلك خصائص العنصر الكيميائي، وتتحد الذرات لتشكل أيونات وجزيئات؛ فهي لا توجد منفردة في الحالة الطبيعية، ثم تتحد تلك الأيونات والجزيئات بأعداد كبيرة لتشكل المادة التي نراها ونشعر بها ونلمسها.

أهم ما يميز نواة الذرة عن غيرها هو عدد البروتونات، وهو ما يسمى بالعدد الذري؛ فمثلًا ذرة الهيدروجين تحتوي على بروتون واحد، وذرة الكربون تحتوي على ستة بروتونات، بينما ذرة الأكسجين بها ثمانية بروتونات، أما عدد الإلكترونات المحيطة بالنواة فهو ما يحدد ما إذا كانت الذرة مشحونة كهربائيًا أم متعادلة؛ فعندما يكون مقدار الشحنة على بروتون واحد هو نفس مقدار الشحنة على الإلكترون، تكون تلك الذرة متعادلة كهربيًا، وفي هذه الحالة تكون الشحنة الكهربائية الكلية للذرة تساوي صفرًا، ويقال إنها ذرة متعادلة، وجميع العناصر الموجودة في الجدول الدوري هي ذرات متعادلة في الأساس.

وتُعرف الذرات المشحونة بالأيونات؛ وهي الذرات غير المتوازنة التي تمتلك عدد غير متساوي من البروتونات والإلكترونات، فيصبح هناك اختلال في توازن الشحنات في الذرات المشحونة بسبب وجود إلكترونات سالبة أكثر من البروتونات الموجبة أو العكس، وفي المقابل، تتميز الذرات المتعادلة بتوازن شحنة؛ مما يعني أن لديها عددًا متساويًا من البروتونات والإلكترونات، وبالتالي عند إزالة إلكترون واحد أو أكثر يمكن تحويل الذرات المتعادلة إلى أيونات موجبة الشحنة.[2]

تحتوي الذرة على

• البروتونات.
• النيوترونات.
• الإلكترونات.

تتكون الذرة من نواة في مركزها تحيط بها مساحة فارغة تحتوي على “إلكترونات” ذات شحنة سالبة ومداراتها، والنواة هي كرة صلبة تتكون من “النيوترونات والبروتونات” لها شحنة موجبة وتستهلك قدرًا ضئيلًا من مساحة الذرة ثلاثية الأبعاد، وتحتوي على معظم كتلة الذرة، وتكون مكونات الذرة بشئ من التفصيل كالتالي:

البروتونات:

هي جسيمات موجبة الشحنة توجد في نواة الذرة كتلتها 1 amu (وحدة الكتلة الذرية)، وهي التي تجعل البروتونات الشحنة الكلية للنواة موجبة، ويرتبط عدد البروتونات في النواة ارتباطًا مباشرًا بهوية العنصر ويُعرف بـ”الرقم الذري”، وهو مايميز كل ذرة عن الأخرى؛ حيث أن كل نوع من العناصر في الجدول الدوري له عدد مختلف من البروتونات؛ فمثلًا، العدد الذري للهيدروجين هو 1 لأنه يحتوي على بروتون واحد فقط، والعدد الذري للنيتروجين هو 7 لأنه يحتوي على سبعة بروتونات، وإذا تمت إضافة بروتون واحد للنيتروجين، يصبح عدده الذري 8 ويكون أكسجين، أما إذا فقد النيتروجين بروتونًا، فإنه يصبح كربون.

النيوترونات:

هي عبارة جسيمات توجد في نواة الذرة ليس لها شحنة (محايدة) ولها كتلة تكاد تكون مساوية للبروتونات، ويشكل عدد النيوترونات مع عدد البروتونات الكتلة الذرية للذرة؛ والكتلة الذرية هي عبارة عن متوسط ​​الوفرة النسبية لنظائر الذرة المختلفة، وتسمى ذرات نفس العنصر بأعداد مختلفة من النيوترونات بـ”النظائر”، وتعتبر وظيفة النيوترونات الوحيدة في الذرة هي الحفاظ على استقرار النواة.

الإلكترونات:

جسيمات سالبة الشحنة لها كتلة ضئيلة؛ حيث أنها تتكون بالكامل من الطاقة، وتوجد في مدارات مخصصة لها تدور حول النواة في الفضاء، والمعروفة باسم السحب الإلكترونية، وتتميز شحنتها السالبة بالتعادل مع شحنة البروتونات الموجبة لجعل الذرة متعادلة كهربيًا.[3]

خصائص الذرة

• العدد الذري.
• الكتلة الذرية.
• الشحنة الكهربائية.
• النشاط الإشعاعي.
• الكتلة.
• الذرة مستقرة.
• القوة النووية.

العدد الذري:

وهو العدد الذي يشير إلى عدد البروتونات الموجودة في نواة الذرة؛ وعلى سبيل المثال، كل ذرة هيدروجين لها العدد الذري 1 لأنها تحتوي على بروتون واحد فقط، ويشير العدد الذري إلى مكان العنصر في الجدول الدوري، ويمكننا العثور على عناصر حرة في الطبيعة تحتوي على أعداد ذرية تصل إلى 92؛ ويمكن استنباط عناصر يزداد عددهم الذري عن 92 بواسطة العلماء في المعامل،

الكتلة الذرية:

وهي عبارة عن عدد النيوترونات في نواة الذرة، فكما نعلم أن جميع ذرات نفس العنصر لها نفس عدد البروتونات، ولكنا تحتوي على عدد أكبر من النيوترونات، وقد تحتوي بعض الذرات على نفس عدد النيوترونات؛ وفي هذه الحالة تسمى هذه الذرات بالنظائر، وعلى سبيل المثال، يحتوي الهيدروجين على ثلاثة نظائر، ويمكننا تفسير ذلك بأن الهيدروجين في معظم الأوقات قد يحتوي على نيترون واحد أو على نيوترونين أو ثلاثة نيوترون، وجميع هذه النظائر تحتوي على بروتون واحد فقط، ويحتوي اليورانيوم على 92 بروتون أو 146 نيوترون.

الشحنة الكهربائية:

في الغالب تكون الذرة متعادلة كهربائيًا، ولكن في بعض الحالات يمكن أن تكتسب أو تفقد إلكترونات عندما تصطدم بذرات أخرى وتتفاعل معها؛ وتسمى هذه الذرات التي تكتسب أو تفقد إلكترونات بـ”أيونات” وهي ذرات تحتوي على شحنة كهربائية، والذرات التي تفقد الإلكترونات تصبح أيونات موجبة، بينما الذرات التي تكسب الإلكترونات تصبح أيونات سالبة.

النشاط الإشعاعي:

في بعض الحالات يمكن أن تصبح الذرة مشعة؛ وذلك بسبب تغير النواة بشكل طبيعي، وعندما تتغير النواة فإنها تنتج أشعة، وهناك بعض العناصر المشعة في الطبيعة؛ مثل اليورانيوم أو الراديوم، ويتم إنتاج نشاط إشعاعي في المختبرات عن طريق قصف الذرات بجزيئات أصغر.[4]

الكتلة


:

على الرغم من أن الذرة ذات حجم صغير جدًا، إلا أن النواة تحتل الجزء الأكبر من الكتلة وهي ضخمة مقارنة ببقية الذرة؛ حيث تحتوي النواة على أكثر من 99٪ من كتلة الذرة، وعادة ما تكون النواة كروية الشكل، وبعضها بيضي الشكل.

الذرة مستقرة


:

تبدو الذرة ظاهريًا مستقرة مثل النظام الشمسي، حيث تدور كواكبها حول الشمس المركزية، ويرجع سبب استقرار الذرة وأن مدار الإلكترون لا ينهار يكمن في الطبيعة الأساسية لميكانيكا الكم؛ حيث يقفز الإلكترون من حالة إلى أخرى عندما يتلقى أو يرسل كمية من الطاقة على شكل ضوء او إشعاع كهرومغناطيسي.

القوة النووية


:

حيث تحتوي الذرى على قوة نووية خاصة بها، وتكون هذه القوة أقوى من القوة الكهربائية الطاردة وبالتالي تتماسك النويات معًا عند التفاعل، والقوة النوووية هي عبارة عن إنجذاب يحدث بين بروتونين، وبين نيوترونين، وبين نيوترون وبروتون.[5]