الذرات والأيونات

تــمــهــيــد :
تختلف الذرات من مادة لأخرى، وتعد أصغر جزء يحافظ على خواصها الفيزيائية والكيميائية.
فما مكونات الذرة ؟ وكيف يمكنها أن تتحول إلى أيون ؟

I- نبذة تاريخية :
+ منذ 420 سنة قبل الميلاد، اعتقد ديموقريط أن المادة تتكون من دقائق صغيرة جدا وغير قابلة للتجزيء سماها الذرات.
+ وفي بدايات القرن 19، استند العديد من العلماء على أبحاث تجريبية لإعلان وجود الذرات.
+ في سنة 1897 اكتشف طومسون الإلكترونات، وهي دقائق مشحونة بكهرباء سالبة وتشكل الطبقة الخارجية للذرة.
+ أما سنة 1911 اكتشف رذفورد الجزء المركزي للذرة وسماه النواة، وهي مشحونة بكهرباء موجبة.

II- الــــــــذرات :
1- نموذجا الذرة :
+ بينت الدراسات العلمية الحديثة أن الذرة تتكون من نواة موجبة في المركز، وحولها تدور الإلكترونات السالبة.

+ يعتبر بوهر في نموذجه القديم أن الإلكترونات تدور حول النواة في مسارات دائرية ثابتة.
+ أما شرودينغر فيعتبر في نموذجه الحديث أنه لا يمكن تحديد مسار الإلكترونات، فتشكل سحابة إلكترونية حول النواة.

2- خصائص مكونات الذرة :
+ تتكون الذرة من نوعين من الدقائق : النواة والإلكترونات.
+ يفصل بين نواة الذرة وإلكتروناتها الفراغ، حيث يشكل حوالي 99,9% من حجمها.

     أ- النواة :
- شكلها كروي وتتموقع في مركز الذرة، كما أن حجمها أصغر بحوالي 100.000 مرة من حجم الذرة.
- يبلغ قدر قطر الذرة حوالي 10-10m ولقياسه تستعمل وحدة الأنغشتروم أو النانومتر.
- لكل ذرة نواة تختلف عن غيرها حسب عدد الشحن الموجبة، ونرمز له بالحرف Z ويسمى العدد الذري.
- يمكن حساب شحنة النواة بالعلاقة :

Qn = +Ze 

بحيث :
  Qn : شحنة النواة.
  e : الشحنة الابتدائية، وهي أصغر شحنة كهرباء تم اكتشافها ويحملها الإلكترون.

     ب- الإلكترونات :
- الإلكترونات أصغر بكثير من النواة، وفي حركة دورانية دائمة حول النواة.
- الإلكترونات متشابهة بالنسبة لجميع الذرات، وتحمل شحنة كهربائية سالبة واحدة تسمى الشحنة الابتدائية.
- يمكن حساب الشحنة الاجمالية لإلكترونات الذرة بالعلاقة :

Qe = -Ze 

بحيث :
  Qe : شحنة الإلكترونات.
  Z : عدد إلكترونات الذرة.

    ج- مثال : ذرة الكربون
تتكون من نواة بها 6 شحن موجبة وحولها تدور 6 إلكترونات.
  - شحنة النواة : +Ze = +6e        - شحنة الإلكترونات : -Ze = -6e
  - يلاحظ أن مجموع شحنة النواة وشحنة الإلكترونات منعدم :
Qn + Qe = (+Ze) + (-Ze) = (+6e) + (-6e) = 0
  - نقول إن ذرة الكربون (وجميع الذرات) متعادلة كهربائيا.

III- الأيـــونـــات :
1- تعريف الأيون :
+ الأيون هو كل ذرة أو مجموعة ذرات مرتبطة فقدت أو اكتسبت إلكترونا أو أكثر. و هو نوعان :

   - الأيون الموجب و يسمى كاتيون (cation) : و هو ذرة أو مجموعة ذرات مرتبطة فقدت إلكترونا أو أكثر.
أمثلة :
   - الأيون السالب و يسمى أنيون (anion) : و هو ذرة أو مجموعة ذرات مرتبطة اكتسبت إلكترونا أو أكثر.
أمثلة :
ملحوظة :
+ الأيون الناتج عن ذرة واحدة يسمى : أيون أحادي الذرة.
+ الأيون الناتج عن مجموعة من الذرات المرتبطة يسمى : أيون متعدد الذرات.

2- صيغة الأيون :
لكتابة صيغة الأيون، نكتب أولا رمز الذرة (أو الذرات) ثم نضيف إليه في أعلى يمينه عدد الإلكترونات المكتسبة بإشارة (-) أو المفقودة بإشارة (+).

ملحوظة :
شحنة الأيون المتعدد الذرات شحنة إجمالية ولا يمكن أن ننسبها إلى أي من ذراته.

مثال :
:  أيون الأمونياك شحنته الاجمالية : +e.

:  أيون الفوسفاط شحنته الاجمالية : -3e.


خــاتــمــة :
     لا يزال علم الذرة في تطور متواصل، كما أن الأيونات - وإن تعددت واختلفت - فإنها لا تعدو كونها ذرات فقدت أو اكتسبت الإلكترونات. هذه الأخيرة لا توجد حرة، بل تتبادلها الذرات فيما بينها.

تحميل الدرس