نبذة تعريفية عامة حول العناصر والذرات

2011 الكيمياء في حياتنا اليومية

غريس ودفورد

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

العناصر الذرات الكيمياء

تحدث التفاعلات الكيميائية في كل الأوقات وحولنا أيضاً، فالكثير من العمليات تتطلب تغيرات كيميائية ، كنمو النباتات وصدأ الحديد واحتراق الوقود في محركات السيارات وهضم الطعام عن طريق لعاب الفم وعصارات المعدة .

تتكون كل المادة الموجودة في الكون من وحدات بناء أساسية تسمى “الذرات”، ويُطلق على المادة التي تحوي نوعاً واحداً من الذرّات اسم “العنصر”.

فالذهب والحديد والكربون جميعها عناصر ، وهناك 92 عنصراً موجودا في الطبيعة ، لكن بعض المواد الأخرى هي عبارة عن مركبات تحتوي على ذرّات أكثر من عنصر واحد مرتبطة ( أو مجتمعة ) معا.

 

فالماء والملح والسكر ومادة  “البولي إثيلين” الموجودة في الأكياس البلاستيكية والحمض النووي ( DNA ) الموجود في خلايا الجسم هي جمعيها المركّبات .

تتكون معظم المواد من الذرات المرتبطة مع بعضها لتشكل جزيئات أوبلورات والجزيء هو أصغر وحدة من المادة يمكن أن يوجد بمفرده .

فعلى سبيل المثال ، نجد أن كل جزئ من غاز الأكسجين يحتوي على ذرتي أكسجين ، كما تحتوي جزيئات الماء على ذرّة أكسجين واحدة وذرتين من الهيدروجين .

 

إن الكثير من المواد الصلبة ، مثل المعادن والماسّ والملح ( كلوريد الصوديوم ) ، هي بلورات تتميز بترتيب منتظم للذرّات ولها أشكال مميزة وحواف حادة .

يدرس علماء الكيمياء خصائص العناصر والمركبات والتغيرات التي تطرأ عليها ( والتي يطلق عليها مصطلح التفاعلات الكيميائية ) .

وهناك ثلاثة فروع أساسية للكيمياء ، بما فيها الكيمياء العضوية التي تتناول الكربون ومركباته ، يعد  الكربون فريدا من نوعه لأنه يشكل عددا من المركبات بما فيها تلك التي تكون الكائنات الحية.

 

أما الكيمياء غير العضوية فإنها تتناول جميع العناصر الأخرى، في حين تبحث الكيمياء الطبيعية في التغيرات التي تطرأ اثناء التفاعلات الكيميائية .

إن أهم أداة يستخدمها علماء الكيمياء والتي  تحتوي على عناصر مرتبة حسب أعداد البروتونات ( أو الألكترونات ) داخل الذرات هي “الجدول الدوري “. 

لذا نجد أن العناصر التي تحتوي على خصائص مماثلة تكون قريبة من بعضها في الجدول ، وبالتالي يستطيع الكيميائيون استخدام الجدول الدوري للتنبؤ بخواص عنصر ما قبل التأكيد على تلك الخواص عن طريق القيام بالتجارب .

 

داخل الذرة

تتكون الذرات من جسيمات صغيرة جداً تسمى البروتونات والنيوترونات والألكترونات. وللبروتونات شحنة كهربائية موجبة ، والإلكترونات شحنة كهربائية سالبة ، أما النيوترونات فليس لها أي شحنة .

ترتبط البروتونات والنيوترونات مع بعضها بإحكام لتشكل معاً نواة الذرة التي تحتل حوالي واحد في المئة ألف من قطر الذرة كلها ، أما الإلكترونات فإنها تتحرك بحرية خارج هذه النواة ، وللذرات العدد نفسه من الإلكترونات والبروتونات ، ما يؤدي إلى التوازن في الشحنات .

تكسب الذرات الإلكترونات أو تفقدها أو تتشارك بها خلال التفاعلات الكيميائية ، لكن النواة تبقى على حالها ولا تطرأ عليها التغيرات إلا عند التزود بطاقة هائلة أكبر من الطاقة التي ترافق التفاعلات الكيميائية.

 

عندما تتحد الذرات لتكون المركبات، فإنها ترتب نفسها ضمن أنماط معينة تؤدي إلى خلل في التوازن بين الشحنات الموجبة والسالبة .

ويمكن أن تفقد الذرة الكتروناً واحداً أو أكثر من أجل تشكيل المركب . وفي حال فقدان الكترون واحد ، فسيؤدي ذلك إلى خلل في التوازن بين البروتونات والألكترونات وتصبح الشحنة الموجبة أكبر من الشحنة السالبة .

ويمكن للذرة أن تكسر الألكترونات وتصبح الشحنة الموجبة أكبر من الشحنة السالبة . ويمكن للذرة أن تكسر الألكترونات أيضاً، لكن في كلتا الحالتين تصبح الذرّة محملة بشحنة كهربائية تسمى “أيوناً“.

 

وهناك نوعان من الأيونات : عندما تفقذ الذرة الإلكترونات فإن الذرة تتحول إلى جسيم موجب الشحنة يسمى “كاتيون “وعندما تكسب الذرة الإلكترونات، فإنها تتحول إلى “أنيون “سالب الشحنة .

تساعد القوى الجاذبة ما بين الإلكترونات والبروتونات على تماسك الذرات مع بعضها البعض على شكل “روابط “.

وتشترك الذرات مع الإلكترونا بما يثعرف ب “الرابطة التساهمية “ (اتحاد ذرتين نتيجة لمساهمة كل منهما بالإلكترون)، وتنقل الإلكترونات ضمن رابطة “أيونية “(رابطة تنشأ بين ذرتين تختلفان في المقدرة على كسب أو فقد الإلكترونات).

[KSAGRelatedArticles] [ASPDRelatedArticles]