تعد الكتلة الذرية لعنصر ما إحدى الخصائص الأكثر شهرة في الجدول الدوري . وهي تشبه إلى حد كبير الكتلة كما نعرفها، ولكنها تنطبق على العناصر الصغيرة للغاية مثل الذرات. وهذا الاختلاف الكبير يدخل في تحديده عدة عوامل، وهذا ما سنوضحه فيما يلي.
توجد الكتلة الذرية للعناصر الكيميائية في الجدول الدوري ، لكن هذا العدد له أصل وتفسير، مع أهمية الدور الذي تلعبه البروتونات والنيوترونات. نشرحها لك بالتفصيل أدناه!
ما هي الكتلة الذرية وكيف يتم تمثيلها؟
الكتلة الذرية هي كتلة الذرة ، الناتجة عن مجموع كتلة النيوترونات وكتلة البروتونات. لا يمكن الخلط بينه وبين الوزن الذري أو الكتلة الذرية النسبية.
يتم تمثيل الكتلة الذرية بوحدات الكتلة الذرية الموحدة ، والتي يمكن كتابتها على النحو التالي: amu. في الجدول الدوري يمكن رؤيته ممثلاً بالحرف A، وفي معظم الحالات يوجد على يسار رمز العنصر الكيميائي على شكل حرف مرتفع.
ما هي وحدات الكتلة الذرية؟
AMU هي الوحدة القياسية العالمية للكتلة . وهي رسميًا وحدة تمثيل الكتلة الذرية والجزيئات. يُعرف أيضًا باسم دالتون أو دا. لإعطائك فكرة عن مقدار الكتلة التي تمثلها القيمة في هذه الوحدة، انظر إلى المقارنات التالية:
- 1 أمو يساوي 1.66053886 × 10 -27 كجم
- 1 جم هو 6.0221415 × 10 23 وحدة دولية
ومن الناحية النظرية، فإننا نعتبر أن وحدة الكتلة الذرية هي 1/12 من الكتلة المقابلة لنظير الكربون، وهي قيمة دقيقة للغاية عندما تحتوي نواته على 6 بروتونات ونفس عدد النيوترونات.
كيف يتم تطبيق الكتلة الذرية؟
يتم استخدام الكتلة الذرية كمسند لاكتشاف خصائص أخرى للعناصر الكيميائية . على سبيل المثال، يمكن للعدد الكتلي المرتبط بعدد البروتونات أن يخبرنا بعدد النيوترونات التي يحتوي عليها العنصر. وغالبًا ما يتم تطبيقه أيضًا للتعرف على المواد وتفاعليتها، من بين الحسابات المخبرية الأخرى.
وبفضل كتلة الذرة المطبقة يمكن معرفة الوزن الجزيئي وتحويله من المولات إلى الجرام في حالة التفاعلات الكيميائية. ستعتمد عملية التقديم على ما تريد تحقيقه بهذه المعلومات.
كيف تم اكتشاف الكتلة الذرية؟
تم اكتشاف الكتلة الذرية من خلال دراسات مستفيضة أجراها الكيميائيون في العصور الغابرة . لإعطائك فكرة عن التاريخ المحيط بهذه الخاصية الكيميائية، علينا أن نتحدث عن الوزن الذري الذي كان أول من درسه هو جون دالتون، وهو كيميائي إنجليزي مشهور جدًا.
ومن الأسماء المهمة الأخرى المتعلقة بالموضوع هو يونس جاكوب بيرسيليوس، وهو مواطن سويدي ساهم كثيرًا في الكيمياء من خلال حساباته.
أجرى العالم الأول دراساته في منتصف عام 1803 ، بينما بدأ العالم الثاني في الفترة من 1808 إلى 1826. وطوال هذه الفترة كانت هناك نظريات خاطئة، مثل نظرية بروت التي قالت إن جميع العناصر الكيميائية لها كتلة “عدد صحيح من الوزن”. . من الهيدروجين. سيكون بيرسيليوس هو من يوضح العكس باستخدام الكلور كمثال حيث لا تنطبق هذه النظرية.
توجد حاليًا معلومات كافية وموثقة تسمح لنا بالحصول على الكتلة الذرية لكل عنصر بشكل تلقائي تقريبًا، ما عليك سوى البحث عن الجدول الدوري للعناصر الكيميائية أو إجراء بعض الأبحاث على الإنترنت.
كيف يتم حساب الكتلة الذرية؟
إن صيغة الكتلة الذرية بسيطة للغاية وتساعدنا في حساب قيمتها باستخدام مجموع النيوترونات والبروتونات . بمعنى آخر الكتلة الذرية = المتعادل + البروتونات. ومع ذلك، يمكن أيضًا استخدام القياسات الموزونة، مع أخذ كتل كل نظير كمرجع.
دعونا نرى بعض الأمثلة بأبسط صيغة:
- الأكسجين: نعلم أن هذا العنصر يحتوي على 8 نيوترونات و8 بروتونات. إذا طبقنا الصيغة، فإنها تعطينا 16 u، وهي بالضبط الكتلة الذرية وفقًا للجدول الدوري، والتي يمكن أن تختلف قليلاً جدًا عندما تظهر كـ 15999 u. وباتباع هذا المنطق نفسه، لدينا أمثلة أخرى.
- الحديد: كتلته الذرية هي 55.845 ش، وذلك بسبب مجموع 26 بروتونًا و29 نيوترونًا، ويكون الفرق ضئيلًا جدًا عندما يمثله 55 ش.
- الفوسفور: حسب الجدول الدوري، كتلته الذرية 30.97 ش، وهي تشبه إلى حد كبير مجموع بروتوناته (15) ونيوتروناته (16)، مما يعطي 31 ش.
وبالتالي يمكننا تطبيقه على كل عنصر من عناصر الجدول الدوري. علاوة على ذلك، فإذا اتبعنا هذا المنطق والقيم التي يوفرها الجدول الدوري، نرى أن العنصر ذو الكتلة الذرية الأقل هو الهيدروجين بـ 1.0079 ش، والأعلى هو الهاسيوم بـ 277 ش.
إلى أي الجسيمات الذرية تدين الذرة بكتلتها عمليًا؟
هناك ثلاث جسيمات مهمة جدًا في الذرة، وهي النيوترونات والبروتونات والإلكترونات. ومع ذلك، عندما يتعلق الأمر بكتلة الذرة، فإن ذلك يرجع عمليًا إلى النيوترونات والبروتونات ، كما هو موضح في صيغة الحساب. قيمة الإلكترون بهذا المعنى تكاد لا تذكر. من المهم التمييز بوضوح بين الكتلة الذرية والعدد الذري، لأنه كما لاحظنا للتو في الأمثلة السابقة، فإن لهما قيمة مختلفة. من الناحية النظرية، العدد الذري هو عدد البروتونات الموجودة في عنصر ما ، في حين أن الكتلة الذرية هي مجموع هذا العدد مع عدد النيوترونات. وعلى الرغم من تشابه الأسماء، إلا أن معانيها مختلفة تمامًا.