مم تتكون الذرة؟ النواة والإلكترونات ومعنى التعادل

ثلاثة جسيمات نبدأ بها

تتركز معظم كتلة الذرة في النواة، بينما تمتد المنطقة الإلكترونية بعيدًا عنها مقارنة بحجمها. لذلك لا يصح تقدير أحجام الجسيمات من رسم يجعل النواة كرة كبيرة والإلكترونات كرات ظاهرة حولها. تلك وسيلة شرح وليست صورة مكبرة بمقياس واحد. ^[2]

عدد البروتونات يحدد اسم العنصر

إذا كانت النواة تحتوي ستة بروتونات، فالذرة من عنصر الكربون. وإذا احتوت سبعة، فهي من النيتروجين. هذا العدد هو العدد الذري. تغير عدد البروتونات يعني الانتقال إلى عنصر آخر؛ تغير عدد الإلكترونات وحده لا يغير اسم العنصر. ^[1]

أما اختلاف عدد النيوترونات بين ذرات العنصر نفسه فيعطي نظائر مختلفة له. هكذا يمكن أن تبقى الهوية الكيميائية واحدة، مع اختلاف تركيب النواة. هذه الفكرة تساعد على فصل ثلاثة أسئلة: ما العنصر؟ وما النظير؟ وهل الجسيم متعادل أم مشحون؟

متى تكون الذرة متعادلة؟

تكون الذرة متعادلة كهربائيًا عندما يساوي عدد الإلكترونات عدد البروتونات. لكل بروتون شحنة موجبة مقدارها يساوي مقدار شحنة إلكترون واحدة، فتتعادل المجموعتان. لا تعني كلمة «متعادل» أن الجسيمات نفسها بلا شحنة. ^[1]

في مثال حسابي، ستة بروتونات وستة إلكترونات تعطي شحنة صافية صفرًا. إذا صار عدد الإلكترونات سبعة مع بقاء البروتونات ستة، أصبحت الشحنة الصافية سالبة واحدة. الناتج أيون من الكربون، وليس عنصرًا جديدًا. هذا مثال على حساب الشحنة، وليس ادعاءً بأن هذه الصورة هي الأكثر شيوعًا للكربون في الطبيعة.

لماذا نستعمل السحابة بدل المسار الدائري؟

في الوصف الكمي لا نرسم للإلكترون طريقًا محددًا يشبه مدار الأرض حول الشمس. نستعمل المدار الذري للدلالة على توزيع احتمالي؛ بعض المناطق يكون احتمال العثور على الإلكترون فيها أكبر من غيرها. وقد تختلف أشكال المدارات، فلا تكون كل المناطق كروية. ^[3]

يمكن استخدام الدائرة في درس أولي لتنظيم الأفكار، لكن لا ينبغي تحويلها إلى مسار مقاس أو القول إن الرسم يحدد موقع الإلكترون في كل لحظة. تذكر هذا الفرق عند الانتقال من نموذج مبسط إلى درس المدارات والروابط.

هل توجد نواة بلا نيوترونات؟

نعم. نواة الهيدروجين العادي، الهيدروجين-1، تحتوي بروتونًا واحدًا ولا تحتوي نيوترونًا. تحتوي ذرته المتعادلة إلكترونًا واحدًا. لذلك تكون عبارة «كل نواة تحتوي بروتونات ونيوترونات» أوسع من الصحيح. ^[2]

راجع فهمك: إذا تغير عدد الإلكترونات فقط، اسأل عن الشحنة. وإذا تغير عدد النيوترونات مع ثبات البروتونات، اسأل عن النظير. وإذا تغير عدد البروتونات، تغير العنصر نفسه.