بحث عن التركيب الذري للمادة - تقرير عن التركيب الذري للمادة

بسم الله الرحمن الرحيم

سأقدم الان بحث عن التركيب الذرى للمادة واليكم التفاصيل

التركيب الذرى للمادة

علمت مما سبق أن المادة تتكون من جزيئات والجزيئات تتكون من ذرات

• تعريف الذرة :

هي اصغر وحدة بنائية للمادة يمكن أن تشترك في التفاعلات الكيميائية .

 الذرة متناهية الصغر لذلك يقاس قطر الذرة بوحدة تسمى الأنجستروم وهى جزء من 10000 مليون جزء من المتر مثال : نصف قطر ذرة الهيدروجين يقدر بحوالي 0.3 أنجستروم

• الرموز الكيميائية للعناصر :

هي رموز ( اختصارات) تستخدم للتعرف والتعبير عن العناصر وحتى يسهل التعامل معها نتيجة لازدياد عدد العناصر .

من الجدير بالذكر أن عدد العناصر المعروفة حتى الآن 112 عنصر يوجد منها 92 عنصر في الطبيعة ، اما الباقى فيتم تحضيره صناعياً تحت ظروف خاصة

..................................

 قواعد اختيار وكتابة رموز العناصر :

1- رمز العنصر يمثل الذرة مفردة

2- يعبر عن العنصر بحرف أو حرفين من اسمه

3- يكتب الحرف الأول من الرمز كبيراً ( Capital ) أما الحرف الثاني يكتب صغيراً ( Small ) في حالة وجود حرفين أما إذا كان الرمز يتكون من حرف واحد فيكتب كبيراً ( Capital ) )

4- يشتق رمز العنصر من الاسم اللاتيني لهذا العنصر واختيرت اللغة اللاتينية لان الكثير لا يستعملها ولذلك لاتتعرض للتحريف ، لا تعبر رموز بعض العناصر عن اسمها باللغة الانجليزية لاختلافها عن اللغة اللاتينية .

• لاحظ الجدول التالي :

العنصر الاسم بالإنجليزية الاسم باللاتينية الرمز كيفية اختيار رمز العنصر

الصوديوم Sodium Natrium Na الحرفين الأول والثاني من الاسم

البوتاسيوم potassium Kalium K الحرف الأول من الاسم

الحديد Iron Ferrum Fe الحرفين الأول والثاني من الاسم

النحاس Copper Cuprum Cu الحرفين الأول والثاني من الاسم

الفضة Silver Argentum Ag الحرفين الأول والثالث

الكربون Carbon Carbon C الحرف الأول من الاسم

الكالسيوم Calcium Calx Ca الحرفين الأول والثاني من الاسم

الكادميوم Cadmium Cadmus Cd الحرفين الأول والثالث لاختيار الحرفين الأول والثاني في عنصر الكالسيوم Ca

السيزيوم Cesium Caesium Cs الحرفين الأول والرابع لاختيار الحرفين الأول والثاني في عنصر الكالسيوم Ca و الحرفين الأول والثالث في عنصر السيريوم Ce

.................................

• جدول يوضح رموز بعض العناصر التي قد نتعرض لها كثيراً :

العنصر الرمز العنصر الرمز العنصر الرمز

الهيدروجين H البورون B الفلور F

الهيليوم He الكربون C النيون Ne

الليثيوم Li النيتروجين N الصوديوم Na

البريليوم Be الأكسجين O الماغنسيوم Mg

الالومنيوم Al الكبريت S البوتاسيوم K

السيليكون Si الكلور Cl الكالسيوم Ca

الفوسفور P الأرجون Ar الحديد Fe

الذهب Au الفضة Ag النحاس Cu

الزئبق Hg اليود I الخارصين(الزنك) Zn

الرصاص Pb الباريوم Ba البروم Br

...................................

تركيب الذرة:

تتركب الذرة من :-

- نواة موجبة الشحنة الكهربية ( + )

- الكترونات سالبة الشحنة الكهربية ( - ) تدور حول النواة

أولا : النواة :

• تقع في مركز الذرة ، وتتركز بها كتلة الذرة

• النواة موجبة الشحنة ؛ لأنها تحتوى على جسيمات موجبة الشحنة الكهربية ( + ) تسمى البروتونات ، وجسيمات متعادلة الشحنة الكهربية ( - ) تسمى النيوترونات .

• يمكننا التعبير عن ذرات العناصر :

1- رمز العنصر ( كما علمنا سابقاً )

2- العدد الذرى : هو عدد البروتونات داخل نواة ذرة العنصر

3- العدد الكتلي : هو مجموع أعداد البروتونات والنيوترونات داخل نواة ذرة العنصر

مع الأخذ في الاعتبار أن : العدد الذرى يكتب أسفل يسار رمز العنصر

: العدد الكتلى يكتب أعلى يسار رمز العنصر

• قد يكون عدد النيوترونات فى نواة ذرة العنصر مساوياً لعدد البروتونات ما فى Ca وقد يكون عدد النيوترونات اكبر من عدد البروتونات كما في K مما يؤثر على كتلة الذرة .

• عندما يتغير عدد البروتونات في نواة ذرة عنصر فهذا معناه تغير كل من – قيمة شحنة النواة الموجبة – العدد الذرى – العدد الكتلى مما يؤدى إلى تحول العنصر إلى عنصر أخر .

......................................

تطبيقات :

1- إذا كانت نواة ذرة الأكسجين تحتوى على 8 بروتونات و8 نيوترونات فان :

العدد الذرى للأكسجين = 8

العدد الكتلى للأكسجين = 8 + 8 = 16

رمز ذرة الأكسجين هو O

..........................

2- ما معنى قولنا أن العدد الذرى للكلور = 17 و ما معنى قولنا أن العدد الكتلى للكلور= 35

معنى قولنا أن العدد الذرى للكلور = 17 ،، أن عدد البروتونات في نواة ذرة الكلور = 17 و معنى قولنا أن العدد الكتلى للكلور= 35 ،، أن مجموع أعداد البروتونات والنيوترونات داخل نواة ذرة الكلور = 35

.............................

ثانياً : الالكترونات :

• الالكترونات هي جسيمات سالبة الشحنة الكهربية ( - ) تدور حول النواة بسرعات فائقة .

• كتلة الالكترونات ضئيلة جداً ، لذلك يمكن إهمالها عند مقارنتها بكتلة كل من البروتونات أو النيوترونات الموجودة في نواة الذرة ، ولذا تعتبر كتلة الذرة مركزة في النواة .

• عدد الالكترونات السالبة التي تدور حول النواة يساوى عدد البروتونات الموجبة داخل النواة ، ولذلك تعتبر الذرة متعادلة كهربياً ( في حالتها العادية ) .

............................

 علاقة مكونات النواة ببعضها :

1- العدد الذرى = عدد البروتونات = عدد الالكترونات

2- العدد الكتلى = عدد البروتونات + عدد النيوترونات

3- عدد النيوترونات = العدد الكتلى – العدد الذرى

* جدول يوضح مكونات بعض ذرات العناصر واختلافها في التركيب الذرى :

رمز العنصر العدد الذرى العدد الكتلي عدد البروتونات عدد الالكترونات عدد النيوترونات

H 1 1 1 1 1 – 1 = 0

C 6 12 6 6 12 – 6 = 6

Na 11 23 11 11 23 – 11 = 12

Mg 12 24 12 12 24 – 12 = 12

Cl 17 35 17 17 35 – 17 = 18

Ca 20 40 20 20 40 – 20 = 20

................................................

حركة الالكترونات حول النواة :

يمكننا فهم كيفية حركة الالكترونات بملاحظة المروحة الكهربية مرتين

الأولى وهى ساكنة والثانية وهى تعمل ؟

بملاحظة المروحة وهى ساكنة يمكننا تمييز أذرعها بوضوح

بينما أثناء تشغيلها ( دورانها ) لايمكن تمييز أذرعها بوضوح

ولكن تظهر على هيئة سحابة نتيجة دورانها بسرعة كبيرة .

• كذلك وبنفس الكيفية : تدور الالكترونات حول نواة الذرة بسرعات فائقة فى مسارات ( مدارات ) تعرف بمستويات الطاقة

• تعريف مستويات الطاقة :

هي مناطق وهمية حول النواة تتحرك خلالها الالكترونات كل حسب طاقته.

1- عدد مستويات الطاقة في اغلب الذرات المعروفة حتى الآن هو ( 7 ) سبعة مستويات .

ترتيبها من الداخل ( بالقرب من النواة ) إلى الخارج K ، L ، M ، N ، O ، P ، Q

رقم المستوى 1 2 3 4 5 6 7

رمز المستوى K L M N O P Q

2- لكل مستوى طاقة قيمة معينة من الطاقة تزداد كلما ابتعد عن النواة وتقل كلما اقتربنا منها

3- أقل المستويات طاقة هو المستوى الأول K وهو أقربها إلى النواة .

4- أعلى المستويات طاقة هو المستوى السابع Q وهو أبعدها عن النواة .

• تتوقف طاقة الإلكترون على طاقة المستوى الذي يدور فيه ، حيث أن طاقة الإلكترون = طاقة المستوى

• ينتقل الإلكترون من مستوى الطاقة الاساسى ( الذي يدور فيه في الحالة العادية ) إلى مستوى الطاقة الأعلى إذا اكتسب مقداراً من الطاقة يسمى الكم ( الكوانتم ) و تسمى الذرة في هذه الحالة بالذرة المثارة .

وعندما تفقد الذرة هذا الكم من الطاقة ( الكوانتم ) الذي اكتسبته فان الإلكترون يعود إلى مستواه الاساسى ، وتعود الذرة إلى حالتها العادية .

• تعريف الكوانتم :

هو مقدار الطاقة التي يكتسبها أو يفقدها الإلكترون لكى ينتقل من مستوى طاقة إلى مستوى طاقة أخر .

• تعريف الذرة المثارة :

هي الذرة التي اكتسبت كماً ( كوانتم ) من الطاقة .

قواعد توزيع الالكترونات في مستويات الطاقة :

كما علمنا سابقاً أن الالكترونات تدور حول النواة في مدارات ثابتة تسمى مستويات الطاقة ولكن ما هو عدد الالكترونات التي يتشبع بها كل مستوى ؟

1- يتشبع كل مستوى من مستويات الطاقة بعدد محدد من الالكترونات لا يتحمل أكثر منه ويمكن تحديد عدد الالكترونات من العلاقة ( 2 ن ) أي ضعف مربع رقم المستوى ╦ تطبق هذه العلاقة على مستويات الطاقة الأربعة الأولى فقط

2- لا تنطبق العلاقة ( 2 ن ) على مستويات الطاقة الأعلى من المستوى الرابع (O ، P ، Q ) ؛ حيث تكون الذرة غير مستقرة

3- المستوى الخارجى لاى ذرة لايتحمل أكثر من 8 الكترونات مهما كان رقم المستوى [ باستثناء المستوى الأول (K ) الذي لا يتحمل أكثر من 2 إلكترون ]

4- تملأ المستويات الأقل في الطاقة بالالكترونات أولاً ثم تليها بعد ذلك المستويات الأعلى في الطاقة فتملأ بالترتيب K ، L ، M ، N ، O ، P وهكذا........

5- لاحظ تحديد عدد الالكترونات في مستويات الطاقة المختلفة:

مستوى الطاقة رقم المستوى ( ن ) عدد الالكترونات التي يتشبع بها المستوى

المستوى K 1 2 × 1 = 2 إلكترون

المستوى L 2 2 × 2 = 8 إلكترون

المستوى M 3 2 × 3 = 18 إلكترون

المستوى N 4 2 × 4 = 32 إلكترون

..................................

تطبيقات على توزيع الالكترونات :

1- ذرة النيتروجين N

إذا كان العدد الذرى لذرة النيتروجين = 7 .... فان عدد البروتونات = 7 ، وعدد النيوترونات = 7 ، وعدد الالكترونات = 7

توزيع الالكترونات على مستويات الطاقة كالتالى :

المستوى الأول K = 2 إلكترون 7 – 2 = 5

المستوى الثانى L = 5 إلكترون

...............................

2- ذرة الصوديوم Na

إذا كان العدد الذرى لذرة الصوديوم = 11 .... فان عدد البروتونات = 11 ، وعدد النيوترونات = 12 ، وعدد الالكترونات = 11

توزيع الالكترونات على مستويات الطاقة كالتالى :

المستوى الأول K = 2 إلكترون ( 11 – 2 = 9 )

المستوى الثانى L = 8 إلكترون ( 9 – 8 = 1 )

المستوى الثالث M = 1 إلكترون

3- ذرة البوتاسيوم K

إذا كان العدد الذرى لذرة البوتاسيوم = 19 .... فان :

عدد البروتونات = 19 ، وعدد النيوترونات = 20 ، وعدد الالكترونات = 19

توزيع الالكترونات على مستويات الطاقة كالتالي :

المستوى الأول K = 2 إلكترون ( 19 – 2 = 17 )

المستوى الثاني L = 8 إلكترون ( 17 – 8 = 9 )

* يمكن أن تشغل الالكترونات المتبقية ( 9 )المستوى الثالث M الذي يتشبع بــ 18 إلكترون ولكن لايمكن أن يحتوى مستوى الطاقة الخارجي لاى ذرة على أكثر من 8 الكترونات لذلك يتم توزيع الالكترونات المتبقية على المستويين الثالث والرابع

المستوى الثالث M = 8 إلكترون ( 9 – 8 = 1 )

المستوى الرابع N = 1 إلكترون

..........................................

التركيب الالكتروني والنشاط الكيميائي :-

• يتم تحديد النشاط الكيميائي لذرة العنصر تبعاً لعدد الكترونات مستوى الطاقة الأخير فإذا كان :-

1- عدد الالكترونات في مستوى الطاقة الأخير أقل من 8 الكترونات فان الذرة تكون نشطة فتميل للدخول في تفاعل كيميائي لترتبط كيميائيا مع ذرة أو عدة ذرات أخرى لتكوين جزئ مستقر .

2- عدد الالكترونات في مستوى الطاقة الأخير 8 الكترونات فان الذرة تكون مستقرة فلا يمكنها الدخول في تفاعل كيميائي في الظروف العادية ؛ لاكتمال مستوى طاقتها الخارجى بالالكترونات (((( كما في الغازات الخاملة ))))

◙ نستنتج مما سبق أن عدد الالكترونات في مستوى الطاقة الأخير ( الخارجى ) للذرة هو المتحكم في دخول الذرة في تفاعل كيميائي أو لا .

◙ يحتوى مستوى الطاقة الخارجى في ذرات العناصر الخاملة على 8 الكترونات باستثناء ذرة الهيليوم التي يحتوى مستوى طاقتها الأخير على 2 إلكترون فقط .

☻ لاحظ الجدول الاتى :-

العنصر العدد الذرى العدد الكتلى عدد النيوترونات عدد البروتونات

عدد الالكترونات التوزيع الالكتروني النشاط الكيميائي للعنصر

الهيدروجين

H 1 1 0 1 نشط لاحتواء مستوى الطاقة الأخير على 1 إلكترون

الهيليوم

He 2 4 2 2 خامل لتشبع مستوى الطاقة الأول والأخير فيه بــ 2 إلكترون

الليثيوم

Li 3 7 4 3 نشط لاحتواء مستوى الطاقة الأخير على 1 إلكترون

النيتروجين

N

7 14 7 7 نشط لاحتواء مستوى الطاقة الأخير على 5 إلكترون

الأكسجين

O 8 16 8 8 نشط لاحتواء مستوى الطاقة الأخير على 6 إلكترون

النيون

Ne 10 20 10 10 خامل لتشبع مستوى الطاقة الأخير فيه بــ 2 إلكترون

الصوديوم

Na 11 23 12 11 نشط لاحتواء مستوى الطاقة الأخير على 1 إلكترون

الماغنسيوم Mg 12 24 12 12 نشط لاحتواء مستوى الطاقة الأخير على 2 إلكترون

الالومنيوم

Al 13 27 14 13 نشط لاحتواء مستوى الطاقة الأخير على 3 إلكترون

الكلور

Cl 17 35 18 17 نشط لاحتواء مستوى الطاقة الأخير على 7 إلكترون