الإلكترونات

2011 الذرات و الجزيئات

توم جاگسون

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

الكيمياء

يقع النوع الثالث من الجسيمات دون الذرّية، الذي يُطلق عليه اسم الإلكترون، خارج النواة. فالإلكترونات تدور حول النواة، كما أن الإلكترونات أخف وزناً بما يعادل 1,830 مرة من وزن

البروتونات أو النيوترونات.

وعلى الرغم من صغر حجم الإلكترونات، إلا أنها مشحونة بشحنة كهربائية سالبة 1−. وهذه الشحنة مساوية تماماً ومعاكسة لشحنة أي بروتون. إن الجسيمات ذات الشحنات المعاكسة تنجذب نحو بعضها، بينما تنجذب

الإلكترونات ذات الشحنة السالبة نحو النواة التي تملك شحنة موجبة. وهذه القوة هي التي تبقي الإلكترونات في مكانها وتحافظ على تماسك الذرّة.

إن عدد الإلكترونات في الذرّة مساوٍ دائماً لعدد البروتونات، فذرّات الهيدروجين على سبيل المثال، لها إلكترون واحد، بينما تحوي ذرّة الهليوم إلكترونين. لذلك فإن الشحنة الموجبة للبروتونات تتوازن تماماً من خلال شحنة الإلكترونات. وبالتالي، فإن الذرّات الكاملة ليس لها شحنة إجمالية على الإطلاق.

أعداد مختلفة

يجب أن يكون لجميع ذرّات العنصر الواحد العدد الذرّي نفسه. غير أن ذرّات العنصر الواحد قد يكون لها أعداد كتلة ذرّية مختلفة نوعاً ما. وسبب ذلك هو أن العنصر قد يضم أعداداً مختلفة من النيوترونات في نواته. وتسمى الأشكال المتباينة للعناصر «النظائر». توجد ذرّات الهيدروجين، على سبيل المثال، ضمن ثلاثة نظائر، معظمها مكوّن من ذرّات هيدروجين بسيطة لها عدد الكتلة الذرّية (1)؛ (لأنها تملك بروتوناً واحداً في النواة). إن نسبة (0.015) بالمئة من ذرّات

الهيدروجين تملك نيوتروناً واحداً وبروتوناً واحداً في النواة، وعدد الكتلة الذرّية لهذا النظير هو (2)، ويُطلق عليه اسم ديوتريوم، أو الهيدروجين الثقيل. وأخيراً، فإن واحداً من كل مليار تريليون ذرّة هيدروجين يشكل نظير الديوتريوم. ويتألف هذا النظير من نيوترونين في النواة وعدد كتلته الذرّية (3).