عرض مصدر عدد ذري

[[ملف:العدد الذري والكتلي.png|تصغير|300px|يسار|توضيح العدد الذري، والكتلة الذرية.]]
[[ملف:Periodic table.svg|تصغير|260 بك|الجدول الدوري موضحاً العدد الذري]]
'''العدد الذري''' أو '''الرقم الذري''' (Z) هو عدد [[بروتون|البروتونات]] الموجودة في نواة [[ذرة|الذرة]]، وهو في الوقت نفسه يمثل العدد الكلي [[إلكترون|للإلكترونات]] في الذرة [[تعادل (توضيح)|المتعادلة الشحنة]]. يحدد العدد الذري نوع [[عنصر كيميائي|العنصر الكيميائي]] في [[الجدول الدوري]].<ref>{{استشهاد بكتاب|عنوان=الكيمياء العامة: GENERAL CHEMISTRY|مسار= https://books.google.com.ly/books?id=UpCRDwAAQBAJ&lpg=PT34&dq=%D8%B9%D9%86%D8%B5%D8%B1%20%D9%88%D9%85%D8%B1%D9%83%D8%A8&hl=ar&pg=PT36#v=onepage&q&f=false|ناشر=العبيكان للنشر|تاريخ=2003-04-23|ISBN=9789960402307|لغة=ar|مؤلف1=البروفسور الدكتور صلاح مصطفى|مسار أرشيف= https://web.archive.org/web/20200125020119/https://books.google.com.ly/books?id=UpCRDwAAQBAJ&lpg=PT34&dq=%D8%B9%D9%86%D8%B5%D8%B1%20%D9%88%D9%85%D8%B1%D9%83%D8%A8&hl=ar&pg=PT36#v=onepage&q&f=false|تاريخ أرشيف=2020-01-25}}</ref>
حينما قام [[ديميتري مندلييف|مندليف]] بترتيب [[عنصر كيميائي|العناصرالكيميائية]] المعروفة طبقا لتماثلها في الخواص الكيميائية لوحظ أن ترتيبها طبقا [[كتلة ذرية|للكتلة الذرية]] قد أدى لحدوث بعض الاختلافات. [[يود|اليود]] و[[تيلوريوم|التيلوريم]]؛ لو تم ترتيبهما طبقا للكتلة الذرية فسيكون مكانهما خاطئا، ولكن عند ترتيبهم طبقا للعدد الذري (عدد البروتونات) أدى ذلك لتطابق خواصهم الكيميائية مع الترتيب.
* العدد الذري يساوي 1 [[هيدروجين|للهيدروجين]] حيث تحتوي نواته على 1 [[بروتون]]،
* و[[هيليوم|الهيليوم]] له العدد الذري 2 وفي نواته توجد 2 من [[بروتون|البروتونات]] و 2 من [[نيوترون|النيوترونات]])،
* ثم يأتي [[ليثيوم|الليثيوم]] في [[الجدول الدوري]] وتوجد في نواته 3 بروتونات (فعدده الذري 3) بالإضافة إلى 4 [[نيوترون]]ات،
* وهكذا يزداد العدد الذري للعناصر، حتى العناصر الثقيلة مثل [[رصاص|الرصاص]] (عدده الذري 82) و[[يورانيوم|اليورانيوم]] (عدده الذري 92).
بجانب العدد الذري Z الذي هو عدد البروتونات، يهمنا في الكيمياء والفيزياء أيضا [[كتلة ذرية|الكتلة الذرية]] A وهي مجموع البروتونات والنيوترونات في النواة الذرية، تسمى A [[عدد كتلي|عدد الكتلة]].
وقد لوحظ أن تساوي أعداد البروتونات وأعداد النيوترونات يعمل على استقرار النواة، وعلى الأخص نجد ذلك بالنسبة لأول 20 عنصر في الجدول الدوري. بعد ذلك تحتاج النواة إلى مزيد من النيوترونات للإبقاء على استقرار النواة وذلك لمعادلة قوة التنافر المتزايدة بين البروتونات (فالنيوترونات متعادلة كهربائيا). إذا لم تكن النواة مستقرة فهي تكون ذات [[اضمحلال نشاط إشعاعي|نشاط إشعاعي]]. وقد نجد من بين [[نظير (كيمياء)|النظائر]] المختلفة لعنصر، ما هو مستقر أو غير مستقر، فمثلا [[كربون-12|الكربون-12]] وفيه 6 بروتونات + 6 نيوترونات يكون مستقرا أما [[كربون-14]] وفيه 6 بروتونات + 8 نيوترونات فهو مشع غير مستقر.
بصرف النظر عن كون العنصر مشعا أم غير مشع، فإن خواصها الكيميائية لا تتأثر. وقد بدت تغيرات في [[طيف (توضيح)|أطياف]] العناصر، تعتمد على تزايد العدد الذري Z.
وقد تم تفسير هذه الاختلافات أخيرا بواسطة [[هنري موزلي]] في عام [[1913]].<ref>[https://edu.rsc.org/resources Ordering the Elements in the Periodic Table], Royal Chemical Society {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20160304090148/http://www.rsc.org/Education/Teachers/Resources/periodictable/pre16/order.doc |date=04 مارس 2016}}</ref>
فقد قام موزلي بمشاهدة خطوط الطيف الصادرة من ذرات مثارة ووجد أنها تتفق مع [[نموذج بور]] للذرة. كما شاهد أن [[تردد]] [[طيف (توضيح)|خطوط الطيف]] للعناصر المختلفة يتناسب طرديا مع مربع العدد الذري ''Z''.
== تجربة موزلي في عام 1913 ==
[[ملف:BigMoseleyCard.jpg|تصغير|هنري موزلي استطاع في عام 1913 بيان أن [[تردد]] أشعة أكس الصادرة تتناسب طرديا مع مربع شحنة النواة Z في الذرات المكونة لمصعد صمام أشعة إكس.]]
قام موزلي بقياس [[طول الموجة]] للفوتونات الصادرة من الأغلفة الذرية التحتية للعناصر بين الألمونيوم (خطوط الطيف K و L) حيث ''Z''&nbsp;=&nbsp;13 وقارنها بخطوط الطيف العناصر حتى [[ذهب|للذهب]] ''Z''&nbsp;=79.<ref>[http://www.chemistry.co.nz/henry_moseley_article.htm Moseley's paper with illustrations] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20180127040654/http://chemistry.co.nz/henry_moseley_article.htm |date=27 يناير 2018}} {{وصلة مكسورة|تاريخ=2020-08-02|bot=JarBot}}</ref> ووجد أن [[تردد]] الفوتونات الصادرة تزداد طرديا مع مربع العدد الذري Z. وقد أوصل هذا موزلي إلى قانونه المسمى [[قانون موزلي]] أن العدد الذري يؤول بطريقة مباشرة إلى شحنة النواة الذرية المحسوبة، أي إلى عدد البروتونات ''Z''. كما بين موزلي أن مجموعة [[لانثانيدات|اللانثانيدات]] (من عنصر [[لانثانوم]] إلى عنصر [[لوتيشيوم]]) لا بد وأن تشمل 15 عضوا (لا أقل ولا أزيد)، وكان ذلك في هذا الوقت بعيدا عن تفكير الكيميائيين.
الرقم الذري يتناسب تناسبا طرديا إلى حد كبير مع [[عدد كتلي|عدد الكتلة]] (ويجب عدم الخلط بينهما) والذي يمثل عدد البروتونات وال[[نيوترون]]ات في نواة الذرة. عدد الكتلة غالبا ما يأتي بعد اسم العنصر، فمثلا [[كربون-14]] (والذي يستخدم ل[[كربون-14|حساب الزمن بالكربون المشع]]) و[[يورانيوم-235|اليورانيوم-235]] و[[يورانيوم-238|اليورانيوم-238]].
تشير الظواهر الفلكية والعلوم الفيزيائية إلى أن الكون بدأ أولا في هيئة غمامة شديدة السخونة من [[هيدروجين|الهيدروجين]] بنسبة نحو 75% و[[هيليوم|الهيليوم]] (نحو 23 %) والباقي عناصر أخرى أثقل منهما. وبعد تجمعهما تحت تأثير قوي [[جاذبية (توضيح)|الجاذبية]] بين ذراتهم تكوّن منهما [[نجمة (توضيح)|نجوم]] وتجمعات نجوم. وعند انكماش سحابة هيدروجين وهيليوم لتكوين نجم ترتفع [[درجة حرارة]] الكتلة المتجمعة. وكلما زاد انضغاط المادة في الكرة المتكونة، ترتفع درجة الحرارة. ويظل الانكماش دائرا مصحوبا بارتفاع درجة الحرارة حتى تصبح ظروف الضغط العالية والحرارة العالية (نحو 12 مليون درجة مئوية) في قلب النجم كافية لاشتعال [[تفاعل نووي]] فيه. يتسم هذا التفاعل ب [[اندماج نووي]] يتم فيه التحام ثلاثة أو أربعة ذرات هيدروجين فينتج منهم الهيليوم. ومن اندماج الهيليوم بالهيدروجين والهيليوم مع الهيليوم نتجت العناصر الأثقل من ذلك شيئا فشيئا. أي عند بدء تفاعل الاندماج النووي في كرة الهيدروجين والهيليوم تصبح الكتلة [[نجم]]ا يضيء حوله.
وطبقا لنظرية [[الانفجار العظيم]] ونظرية تكوّن النجوم فقد تكونت كل العناصر الموجودة في الجدول الدوري سابقا في قلوب النجوم من عنصري [[هيدروجين|الهيدروجين]] و[[هيليوم|الهيليوم]].
== الخواص الكيميائية ==
لكل عنصر مجموعة من الخواص الكيميائية والتي تعتمد على عدد [[إلكترون|الالكترونات]] المتواجدة في الذرة المتعادلة، ويرمز له Z. ويتبع ترتيب هذه الالكترونات مبادئ [[ميكانيكا الكم]]. ويمثل عدد الالكترونات في كل مدار إلكتروني للعنصر - '''وخصوصا في المدار الخارجي''' - العامل الرئيسي في تحديد السلوك الكيميائية لذلك العنصر. لذا فإن العدد الذري هو الوحيد الذي يحدد الخواص الكيميائية للعنصر، حيث يحدد تلك الخواص عدد الإلكترونات في الغلاف الذري الخارجي. تسمى الإلكترونات الموجودة في الغلاف الخارجي للذرة [[إلكترون تكافؤ|إلكترونات التكافؤ]].
كما أوضحنا أعلاه تعتمد الخواص الكيميائية لعنصر ما على العدد الذري وبالتالي على عدد إلكترونات التكافؤ الموجودة في غلاف ذرته الخارجي. والخواص الكيميائية لعنصر ما ونظائره المشعة تكون متماثلة تماما، حيث أن اختلاف الكتلة الذرية ينشأ عن تزايد أو نقصان عدد النيوترونات في نواة الذرة، أما عدد البروتونات وعدد الإلكترونات فيكون متساويا في الذرة.
ولهذا السبب يمكن تعريف العنصر بأنه يحتوي على ذرات ذات عدد ذري معين. وكثير من العناصر نجده خليطا من [[نظير (كيمياء)|نظائره]]، وجميع نظائر العنصر لهم نفس الخصائص الكيميائية. (انظر [[عدد كتلي|عدد الكتلة]])
== العلاقة بين عدد النيوترونات والكتلة الذرية ==
تسمى الذرات ذات عدد ذري واحد مع عدد مختلف من النيوترونات <math>N \,</math>، تسمى [[نظير (كيمياء)|نظائر العنصر]]. وتبدي جميع نظائر عنصر معين نفس الخواص الكيميائية لهذا العنصر، وهي تسلك نفس المسلك في تفاعلاتها الكيميائية.
يمكن تعيين عدد النيوترونات في نواة ذرة عن طريق معرفة عددها الذري Z و[[كتلة ذرية|كتلتها الذرية]]
<math>A \,</math>.
:<math>N = A - Z \,</math>
حيث أن الكتلة الذرية لعنصر تساوي مجموع البروتونات والنيوترونات في نواته:
:<math>A = N + Z. \,</math>
== ترميز العناصر ==
[[ملف:Isotope CNO.png|تصغير|عناصر متشابها في العدد الذري]]
يقترن العدد الذري باسم العنصر الكيميائي، أي أن جميع الذرات ذات عدد ذري واحد ينتمون إلى نفس العنصر؛ فهم [[نظير (كيمياء)|نظائر]]. ويحدد العدد الذري ترتيب العنصر في [[الجدول الدوري]]؛ ويكتب عادة إلى اليسار أسفل رمز العنصر.
: <math>{}^{A}_{Z} \text{Symbol}.</math>
أي أن مثلا [[كربون|الكربون]] وله 6 بروتونات:
: <math>{}^{12}_{\ 6} \mathrm C</math>
وأما 12 فهي [[كتلة ذرية|الكتلة الذرية]] للعنصر، (مجموع البروتونات والنيوترونات).
كما أن <math>{}^{14}_{\ 6} \mathrm C</math> يدل على الكربون-14 وهو نظير للكربون- 12، ويختلف عنه في وجود 8 نيوترونات في نواته، أما الكربون-12 ففيه 6 نيوترونات في نواته.
== عناصر جديدة ==
يتم الاعتماد على الأعداد الذرية عند إحصاء العناصر الموجودة، ففي عام 2010 تم تعيين الأعداد الذرية للعناصر من 1 إلى 118. كما أمكن تصنيع عناصر ذات عدد ذري Z أكبر من ذلك. وتتم عملية إنتاج عناصر جديدة عن طريق قذف ذرات العناصر الثقيلة [[أيون|بالأيونات]] أو بالبروتونات، فيحدث أن تبتلع نواة العنصر الثقيل أيونا مكونا عنصرا جديدا؛ يكون عدده الذري مساويا لمجموع البروتونات في نواة العنصر الثقيل والبروتونات المكتسبة من الأيون. عادة تكون تلك العناصر الثقيلة المصنعة غير مستقرة وتتحلل خلال أجزاء من الثانية. وبشكل عام فإن [[عمر النصف]] يصبح أقصر بزيادة العدد الذري، لذا فقد تتواجد [[جزيرة الثبات]] لنظائر غير مكتشفة لأعداد معينة من البروتونات و[[نيوترون|النيوترونات]].
== العدد الذري للمادة المضادة ==
[[مادة مضادة|المادة المضادة]] تتكون من [[مضاد البروتون|بروتونات مضادة]] في النواة وإلكترونات مضادة تحوم حولها، بمعنى أن البروتون المضاد تكون شحنته سالبة والإلكترون المضاد تكون شحنته موجبة ([[بوزيترون]]). ولا يختلف البروتون المضاد عن البروتون المعتاد من حيث كتلتيهما ولكن الفرق في شحنتيهما المعكوسة فقط. كذلك بالنسبة للإلكترون والبوزيترون فكتلتيهما متساوية ولكن شحنتيهما معكوسة. ولهذا فمن الممكن نظريا تكوّن '''ذرة هيدروجين مضادة''' مكونة من بروتون سلبي الشحنة وبوزيترون موجب الشحنة، وقد أمكن تحضير ذرة هيدروجين مضادة معمليا ولكن لفترة وجيزة جدا. ولكن في الطبيعة لا توجد أمثال تلك المادة المضادة، وتسمى مادة مضادة لأنها تفني نفسها وتفني ما تقابله من ذرة معتادة على الفور (فهما ضدان)، وينتج منهما شعاعين من [[أشعة غاما]].
== المراجع ==
{{مراجع}}
== اقرأ أيضا ==
* [[نظير (كيمياء)|نظير]]
* [[الجدول الدوري|جدول دوري]]
* [[قائمة العناصر الكيميائية|قائمة عناصر (عدد ذري)]]
* [[تخليق العناصر]]
* [[اندماج نووي]]
* [[طومسون (وحدة)]]
{{ضبط استنادي}}
{{معرفات مركب كيميائي}}
{{شريط بوابات|الفيزياء|كيمياء فيزيائية|الكيمياء|ميكانيكا الكم}}
[[تصنيف:أعداد]]
[[تصنيف:أعداد لابعدية في الكيمياء]]
[[تصنيف:خصائص كيميائية]]
[[تصنيف:ذرات]]
[[تصنيف:فيزياء نووية]]