كلّ شيء في الكون — الكرسي الذي تجلس عليه، والماء الذي تشربه، وجسدك نفسه — مكوَّن من ذرّات. الذرّات صغيرة إلى حدٍّ مذهل (قطرها نحو 0.0000001 مم)، لكن فهم بنيتها يفسّر الكيمياء كلّها تقريبًا. وهذه هي الطريقة التي تعمل بها.
هل ما زالت الذرّات والجدول الدوري تبدو كثيرة عليك؟
في جلسة استشارية واحدة نحدِّد بدقّة الموضع الذي يتعطّل فيه الفهم — بلا إلحاح وبلا أيّ التزام.
ما هي الذرّة؟
الذرّة هي أصغر وحدة من عنصرٍ ما تحتفظ بخواصّه الكيميائية. وتتكوَّن الذرّات من ثلاثة أنواع من جُسيمات أصغر: البروتونات والنيوترونات والإلكترونات.
| الجُسيم | موضعه | الشحنة | الكتلة النسبية |
|---|---|---|---|
| بروتون | النواة | +1 | 1 |
| نيوترون | النواة | 0 | 1 |
| إلكترون | أغلفة حول النواة | −1 | ≈ 0 (مهملة) |
في الذرّة المتعادلة يتساوى عدد البروتونات وعدد الإلكترونات، فتتلاشى الشحنتان معًا. وعدد البروتونات هو ما يجعل الذرّة تنتمي إلى عنصر بعينه — غيِّر عدد البروتونات فتحصل على عنصر آخر تمامًا.
النواة والأغلفة الإلكترونية
تتراصّ البروتونات والنيوترونات معًا في النواة في مركز الذرّة. وتتحرّك الإلكترونات حول النواة في مناطق تُسمّى الأغلفة (أو مستويات الطاقة). ولكلّ غلاف عددٌ أقصى من الإلكترونات يمكن أن يستوعبه.
- • الغلاف 1 (الأقرب إلى النواة): حتّى إلكترونان
- • الغلاف 2: حتّى 8 إلكترونات
- • الغلاف 3: حتّى 8 إلكترونات (للعناصر العشرين الأولى)
- علينا أن نوزّع 11 إلكترونًا على الأغلفة.
- الغلاف 1: إلكترونان. الباقي: 11 − 2 = 9.
- الغلاف 2: 8 إلكترونات. الباقي: 9 − 8 = 1.
- الغلاف 3: إلكترون واحد.
- الصوديوم: 2, 8, 1 (ويُكتب أيضًا 2.8.1)
العدد الذرّي والعدد الكتلي والنظائر
العدد الذرّي هو عدد البروتونات في النواة، وهو خاصٌّ بكلّ عنصر. الهيدروجين = بروتون واحد، الكربون = 6 بروتونات، الذهب = 79 بروتونًا.
العدد الكتلي هو مجموع البروتونات والنيوترونات في النواة.Mass number = protons + neutrons- النيوترونات = العدد الكتلي − العدد الذرّي
- النيوترونات = 12 − 6 = 6 نيوترونات
النظائر ذرّات العنصر نفسه تختلف في عدد النيوترونات — فعددها الذرّي واحد وعددها الكتلي مختلف. مثال: الكربون-12 (¹²₆C) والكربون-14 (¹⁴₆C) — لكليهما 6 بروتونات، لكن 6 نيوترونات و8 على التوالي.
نظائر العنصر الواحد تتصرّف تصرّفًا متماثلًا تقريبًا في التفاعلات الكيميائية (العدد نفسه من الإلكترونات = الكيمياء نفسها). لكنّها قد تختلف فيزيائيًّا — فبعض النظائر مشعّة (كالكربون-14 المستخدَم في التأريخ بالكربون).
الجدول الدوري — ولماذا رُتِّب على هذا النحو
يضمّ الجدول الدوري كلّ عنصر معروف مرتَّبًا بحسب العدد الذرّي. والعناصر الواقعة في العمود نفسه (المجموعة) لها العدد نفسه من الإلكترونات في غلافها الخارجي — ولهذا تتشابه خواصّها الكيميائية.
Hهيدروجين
رقم 1 | 1
إلكترون واحد، غلاف واحد
Heهيليوم
رقم 2 | 2
الغلاف الخارجي ممتلئ — مستقرّ جدًّا
Liليثيوم
رقم 3 | 2, 1
إلكترون خارجي واحد — نشط
Neنيون
رقم 10 | 2, 8
الغلاف الخارجي ممتلئ — غاز نبيل
Naصوديوم
رقم 11 | 2, 8, 1
إلكترون خارجي واحد — نشط
Clكلور
رقم 17 | 2, 8, 7
7 إلكترونات خارجية — نشط
الذرّات والجزيئات والمركّبات: الذرّة جُسيم واحد (مثل Na). والجزيء ذرّتان أو أكثر مرتبطتان (مثل O₂ — ذرّتا أكسجين). والمركّب جزيء مكوَّن من عناصر مختلفة (مثل H₂O — هيدروجين وأكسجين).
- العدد الذرّي = عدد البروتونات (خاصٌّ بكلّ عنصر).
- العدد الكتلي = البروتونات + النيوترونات.
- النيوترونات = العدد الكتلي − العدد الذرّي.
- في الذرّة المتعادلة يتساوى عدد البروتونات وعدد الإلكترونات.
- تملأ الإلكترونات الأغلفة بالترتيب: 2 و8 و8 (للعناصر العشرين الأولى).
- النظائر: العنصر نفسه بعدد نيوترونات مختلف.
للأكسجين عدد ذرّي 8 وعدد كتلي 16. فكم بروتونًا ونيوترونًا وإلكترونًا في ذرّة أكسجين متعادلة؟
تلميح: النيوترونات = 16 − 8. والإلكترونات = البروتونات (ذرّة متعادلة).
اكتب التوزيع الإلكتروني للمغنيسيوم (العدد الذرّي 12).
تلميح: املأ الأغلفة بالترتيب: 2 ثمّ 8 ثمّ الباقي في الغلاف 3.
لذرّةٍ 17 بروتونًا و18 نيوترونًا. فما عددها الكتلي؟ وأيّ عنصرٍ هي؟
تلميح: العدد الكتلي = البروتونات + النيوترونات. والعدد الذرّي 17 هو الكلور.
الكلور-35 والكلور-37 نظيران. فما المشترك بينهما؟ وما المختلف؟
تلميح: المشترك: البروتونات (17). المختلف: النيوترونات (18 و20).
لماذا تتفاعل عناصر المجموعة الواحدة تفاعلًا متشابهًا؟
تلميح: فكّر في إلكتروناتها الخارجية.
ما يأتي بعد ذلك: الروابط والتفاعلات
بعد أن تفهم الذرّات تأتي الخطوة التالية: كيف ترتبط الذرّات بعضها ببعض — الرابطة الأيونية (انتقال الإلكترونات) والرابطة التساهمية (مشاركة الإلكترونات). وهما تفسّران لماذا يكون الماء سائلًا وملح الطعام بلّوريًّا. وإن أردت مساعدةً في بناء فهمٍ متّسق للكيمياء، فـابدأ بجلسة استشارية وسنعمل على ذلك معك.