بحث كيم(102)((العنصر-مكونات الذرة))

[COLDMAN]

العنصر
[العنصر ELEMENT] مادة أولية، لا يمكن تحويلة إلى مـواد ابسط منه بالطرق الكيميائية أو الفيزيائية.
عدد العناصر يبلغ 106 عنصرا وكان في نهاية العقد الأخير من القرن الثـامن عشـر ، عدد العناصر أقـل من 30 عنصرا ووصل العدد في القرن التاسع عشر إلى 63 عنصرا، ومن المفيـد أن نذكـر أن عشـرة فقـط من العنـاصر المـكتشفة حتى الآن ، تكوَّن أكثر من 99% من وزن القشرة الأرضية و الغـلاف الجـوي المحيـط بها . و كل عنصـر يعـرف باسمه و برمزه الكيميائي وهو أول حرف أو حرفين أو ثلاث حروف من أسم العنصر ، ويؤخذ الرمز عادة من الاسم الإنجليزي للعنصر . مثل الكربون رمزه (C) و هو أول حرف من اسمه CARBON ، إلا أن لبـعض العنـاصر رمـوزا لا تبـدو منتـــمية لأسمائها ، و تكون رموزها مشتقة من أسـمائها اللاتـينية فمثلا ، البوتاسـيوم POTASSIUM يعرف برمز (K) وهو أول حرف من اسـمه اللاتيني KALIUM ، و عـند أخذ أكـثر من حرف من أسم العنصر فذلك لتشابه الحـرف الأول أو الأول والثاني منه مع عنصر آخر والحرف الأول يجب أن يكون من الأحرف الكبيرة ، والرمز يعني للكيميائي أكثر من اختصار لأسم العنصر لأن له دلالة كمية أيضا .
اقترح الفيلسوفان الإغريقيان لوسيبوس وديمقريطس في القرنين الرابع وَ الخامس ق.م أن المادة (العنصر) لا يمكن أن تستمر في الانقسام إلى ما لانهاية ، بل لابد أن هناك جسـيمات ، في الـنهاية تكـون غـير قابـلة للانقـسام و أن المادة (العنصر) تتألف من عدد ضخم من الوحدات الدقيقة غـير القابلـة للـفناء ، و أدخلـت كلـمة ذرة ( ATOM ) إلى الاستعمال في تلك الفترة وهي تعني باليونانية غير قابل للانقسام أو التجزئة .
المركب COMPOUND] هـو اتحـاد عنصـرين أو اكثر اتحاداً كيميائيا ، و تختلف خواصه عن خواص العناصـر المكونة له و يعاد تحويله ، إلى مواد أبسط منه ، أي إلى مواد تكـونه الأساسية من عناصر باستعمال الوسائل الكيميائية .
من أمثله ، المركبات مركب الماء ، المـكون من عنصـري الهيدروجين ، و الأكسجين و كذلك ، مركـب مـلح الطـعام المكون من الصوديوم ، والكلور ويتميز المركـب بأنه يحتوي على ، العناصر الداخلية في تركيبه ، بنفس النسب دائما أي تركيب ثابت .
و من المعـالم المفـيدة للـمركبات الـنقية ، أنه يحـدث لها [تغيرات في المظهر] مثلاً ، من صلب غلى سائل ، أو من سائل إلى غاز عند درجة حرارة ثابتة .
[المخلوطات MIXTURES] تختلف عن العناصر و المركبات في أنهـا قـد تكـون ذات تركـيب مـتغير . فمـحلول كلـــوريد الصوديوم (ملح الطعام) في الماء هو خليط من مادتين ، و يمكن بإذابة كميات مختلفة من الملح في الماء ، الحصول على محالـيل ذات تركـيبات مخـتلفة . و يلاحظ أن معــظم المواد الموجودة في الطبيعة ، أو التي يتـم تحضيرها في المختبر ، ليست مواد نقية بل مخلوطات .
و تتم عملية فصل المخلوطات ، عـادة ، بطـريقة [فيزيائية] و هي طريقة لا تغير الخواص الكيميائية للمكونات . فعلى سـبيل ، المـثال، إذا تـرك محـلول كلـوريد الصوديوم ليتبخر يبـقى (مـلح الطـعام) كـمادة صلـبة . و إذا كان المـــطلوب إسـترجاع المـاء ، كـذلك ، فأنـه يجـب غلي المـحلول في الجهاز المبين في الشكل الأول .
و يمكن و صف المخلوطات بوصفين ، بأنها أما [متجـانسة Homogeneous] ، أو [غيــر متجانسـة Heterogeneous]. و يسـمى الخليط المتجانس [بالمحلول Solution] ويتميز بأن له خواصاً متماثلة خلال جميع أجزائه . فـــإذا أخذنا أية عينة من أي جزء من محلول كلوريد الصـوديوم فسـنجد أن لها نفس خواص (نفس تركيب) أي جزء آخـر من المـحلول و نقـول في هذه الحـالة ، أن المـحلول يتـكون من [مـظهر Phase] واحد . ولذلك نعرف المظهر بأنه أي جزء من نظـام متماثل الخواص والتركيب .
أما الخليـط غير المـتجانس ، مثل الزيت و الماء ، فهو غير متماثل ، فإذا أخذنا عينـة من الخلـيط فسيكون لها صفات المـاء ، بينـما لـو أخـذنا جـزءاً آخر من الخليط فسيكون له خـواص الـزيت . و يتـكون هـذا الخلـيط من مظـهرين هما : الزيت و الماء . و عند رج الخلـيط بحـيث أن جمـيع قطـرات الزيت تنتشـر خـلال المـاء على شـكل قطرات صغيرة فأن جميـع قطـرات الزيت مجتمعه ستكون أيضا مظهراً واحداً ، لأن الـزيت في قطـرة يمـلك نفس خواص الزيت في قطرة أخرى .
و المخلوطات التغير لديها في المظهر ، يحدث على مدى من درجة الحرارة و ليس عند درجة حرارة ثابتة ، و تعطينا هذه الظاهرة ، اختباراً تجريبياً ، نعرف منه أننا قـد حصـلنا على مركب نقي .

مكونات الذرة

الذرة هي أصغر جزء من العنصر الكيميائي الذي يحتفظ بالخصائص الكيميائية لذلك العنصر. يرجع أصل كلمة ذرة إلى الكلمة الإغريقية أتوموس، وتعني غير القابل للانقسام؛ إذ كان يعتقد أنه ليس ثمت ما هو أصغر من الذرة. تتكون الذرة من سحابة من الشحنات السالبة ( الإلكترونات) تحوم حول نواة موجبة الشحنة صغيرة جدا في الوسط. تتكون النواة الموجبة هذه من بروتونات موجبة الشحنة، و نيوترونات متعادلة. الذرة هي أصغر جزء من العنصر يمكن أن يتميز به عن بقية العناصر؛ إذ كلما غصنا أكثر في المادة لنلاقي البنى الأصغر لن يعود هناك فرق بين عنصر و آخر. فمثلاً، لا فرق بين بروتون في ذرة حديد و بروتون آخر في ذرة يورانيوم مثلاً، أو ذرة أي عنصر آخر. الذرة، بما تحمله من خصائص؛ عدد بروتوناتها، كتلتها، توزيعها الإلكتروني...، تصنع الفروقات بين العناصر المختلفة، و بين الصور المختلفة للعنصر نفسه (المسماة بالنظائر)، و حتى بين كون هذا العنصر قادراً على خوض تفاعل كيميائي ما أم لا.
ظل تركيب الذرة و ما يجري في هذا العالم البالغ الصغر، ظل و ما زال يشغل العلماء و يدفعهم إلى اكتشاف المزيد. و من هنا أخذت تظهر فروع جديدة في العلم حاملة معها مبادئها و نظرياتها الخاصة بها، بدءاً بمبدأ الشك (اللاثقة)، مروراً بنظريات التوحيد الكبرى، و انتهاءً بنظرية الأوتار الفائقة
أكثر النظريات التى لاقت قبولا لتفسير تركيب الذرة هى النظرية الموجية . وهذا التصور مبني على تصور بوهر مع الأخذ في الإعتبار الإكتشافات الحديثة والتطويرات في ميكانيكا الكم .
و التى تنص على :
• تتكون الذرة من جسيمات تحت ذرية ( البروتونات ،الإلكترونات ،النيوترونات.
o مع العلم بأن معظم حجم الذرة يحتوى على فراغ .
• في مركز الذرة توجد نواة موجبة الشحنة تتكون من البروتونات ،النيوترونات ( ويعرفوا على أنهم نويات )
o النواة أصغر 100,000 مرة من الذرة . فلو أننا تخيلنا أن الذرة بإتساع مطار هيثرو فإن النواة ستكون في حجم كرة الجولف
[[|دالة الطول الموجي للمدار الإلكترونى للهيدروجين . عدد الكم الرئيسي على اليمين من كل صف وعدد الكم المغزلي موضح موجود على هيئة حرف في أعلى كل عمود .]]
• معظم الفراغ الذري يتم شغله بال[[مدارات]] التى تحتوى على الإلكترونات في شكل إلكترونى محدد .
o كل مدار يمكن أن يتسع لعدد 2 إلكترون ، محكومين بثلاث أرقام للكم ، عدد الكم الرئيسي ، عدد الكم الثانوي ، عدد الكم المغناطيسي .
o كل إلكترون في أى من المدارات له قيمة واحدة لعدد الكم الرابع والذى يسمى عدد الكم المغناطيسي .
o المدارات ليست ثابتة ومحددة في الإتجاه وإنما هى تمثل إحتمالية تواجد 2 إلكترون لهم نفس الثلاث أعداد الأولى للكم ، وتكون أخر حدود هذا المدار هو المناطق التى يقل تواجد الإلكترون فيها عن 90 % .
• عند إنضمام الإلكترون إلى الذرة فإنها تشغل أقل مستويات الطاقة ، والذى تكون المدارات فيه قريبة للنواة ( مستوى الطاقة الأول ). وتكون الإلكترونات الموجودة في المدارات الخارجية ( مدار التكافؤ ) هى المسئولة عن الترابط بين الذرات . لمزيد من التفاصيل راجع "التكافؤ والترابط