فيديو الدرس: الذرة العلوم • الصف الأول الإعدادي

نسخة الفيديو النصية

في هذا الفيديو، سوف نتعلم كيف نصف تكوين الذرة، ونحدد عددها الذري، ونحسب عددها الكتلي.

عالمنا ما هو إلا مجموعة من المواد. الهواء الذي نتنفسه، والماء الذي نشربه، والثياب التي نرتديها جميعها مواد. وإذا تمكنا من تكبير المواد من حولنا، فسنجد أن جميعها تتكون من ذرات. والذرات أصغر وحدة من المادة يتكون منها العنصر الكيميائي. ونشير إلى الذرات بأنها الوحدة البنائية للمادة.

الذرات أجسام متناهية الصغر، أصغر بكثير من المتر. وعادة ما يستخدم العلماء وحدة الأنجستروم لوصف حجم الذرة. يوجد 10000 مليون أنجستروم في المتر الواحد. ونصف قطر الذرة يساوي حوالي 0.3 أنجستروم فقط. ولنتمكن من تصور ذلك، يبلغ قطر سن قلم السنون عادة 0.5 ملليمتر. ولو استطعنا وضع عدد من الذرات جنبًا إلى جنب بعرض سن القلم، فسنجد أنه يلزم وضع أكثر من ثمانية ملايين ذرة في صف واحد لشغل هذا الحيز.

على الرغم من أن الذرات أجسام متناهية الصغر، توجد أجزاء أصغر من المادة تتكون منها الذرات. تسمى الأجزاء الأصغر من المادة التي تتكون منها الذرة «الجسيمات دون الذرية». ثمة ثلاثة أنواع من الجسيمات دون الذرية. أول نوعين من الجسيمات دون الذرية هما البروتونات والنيوترونات. والبروتونات جسيمات موجبة الشحنة، في حين أن النيوترونات جسيمات متعادلة الشحنة. توجد البروتونات والنيوترونات في المنطقة المركزية من الذرة. ونطلق على هذه المنطقة المركزية اسم «النواة». ونظرًا لأن النواة تحتوي على بروتونات موجبة الشحنة ونيوترونات متعادلة الشحنة، فإن الشحنة الكلية للنواة تكون موجبة.

النوع الثالث من الجسيمات دون الذرية هو الإلكترونات. والإلكترونات جسيمات سالبة الشحنة. في الذرة عادة ما توجد الإلكترونات في مناطق خارج النواة تسمى «مستويات الطاقة». وتظل الإلكترونات السالبة الشحنة داخل الذرة؛ لأنها تنجذب إلى النواة الموجبة الشحنة.

نظرًا لأن الذرة تحتوي على جسيمات موجبة الشحنة وأخرى سالبة الشحنة معًا، فإن شحنتها الكلية متعادلة. ولكي يتحقق ذلك يجب أن تحتوي الذرات على العدد نفسه من البروتونات والإلكترونات. إذن، إذا احتوت الذرة على بروتونين موجبي الشحنة، فيجب أن تحتوي أيضًا على إلكترونين سالبي الشحنة؛ لكي تكون شحنتها الكلية متعادلة.

عندما نقارن بين الأنواع الثلاثة من الجسيمات دون الذرية، نجد أن البروتونات والنيوترونات كبيرة وثقيلة نسبيًّا، في حين أن الإلكترونات صغيرة نسبيًّا ولها كتل مهملة. وهذا يعني أن معظم كتلة الذرة يوجد في النواة.

على الرغم من أن التركيب العام لجميع الذرات هو نفسه، لا تحتوي جميع الذرات على العدد نفسه من البروتونات، والنيوترونات، والإلكترونات. يصف الكيميائيون تكوين الذرات باستخدام ترميز مثل هذا. يشير الحرفان إلى الرمز الكيميائي للعنصر. وهو يشير إلى نوع الذرة.

يسمى العدد الموجود أسفل يسار الرمز الكيميائي «العدد الذري». والعدد الذري هو عدد البروتونات في الذرة. وتختلف هذه القيمة من عنصر إلى آخر. على سبيل المثال، تحتوي جميع ذرات الهيليوم على بروتونين، ومن ثم لها عدد ذري مقداره اثنان. ولكن تحتوي جميع ذرات الليثيوم على ثلاثة بروتونات، ومن ثم لها عدد ذري مقداره ثلاثة.

يسمى العدد الموجود أعلى يسار الرمز الكيميائي «العدد الكتلي». والعدد الكتلي هو مجموع عدد البروتونات والنيوترونات في الذرة. بعبارة أخرى، العدد الكتلي يساوي عدد البروتونات زائد عدد النيوترونات في نواة الذرة.

باستخدام الترميز المعطى، يمكننا تحديد عدد البروتونات والنيوترونات في ذرة الهيليوم هذه. نعلم من العدد الذري أن ذرة الهيليوم هذه تحتوي على بروتونين موجبي الشحنة. يمكننا استخدام معادلة العدد الكتلي لتحديد عدد النيوترونات بالتعويض بالعدد الكتلي وعدد البروتونات في المعادلة. العدد الكتلي يساوي أربعة، وعدد البروتونات يساوي اثنين. وإذا طرحنا اثنين من طرفي المعادلة، فسنجد أن ذرة الهيليوم تحتوي على نيوترونين متعادلي الشحنة.

يمكننا أيضًا تحديد عدد الإلكترونات من خلال تذكر أن الذرات تحتوي على العدد نفسه من البروتونات والإلكترونات. وبما أن هذه الذرة تحتوي على بروتونين فلا بد أنها تحتوي أيضًا على إلكترونين.

والآن، دعونا نلق نظرة على ثلاث ذرات هيدروجين. نظرًا لأن الذرات الثلاث تنتمي إلى عنصر واحد، فجميعها يحتوي على العدد نفسه من البروتونات. وهذا يعني أن العدد الذري لجميع الذرات الثلاث يساوي واحدًا. ونظرًا لأن كل ذرة تحتوي على بروتون واحد، فلا بد أنها تحتوي أيضًا على إلكترون واحد؛ لكي تكون شحنتها الكلية متعادلة.

على الرغم من أن هذه الذرات تنتمي إلى النوع نفسه وتحتوي على العدد نفسه من البروتونات والإلكترونات، فإن كل ذرة تحتوي على عدد مختلف من النيوترونات. وهذا يعني أن كل ذرة من هذه الذرات لها عدد كتلي مختلف. ومن ثم تحتوي ذرات العنصر الواحد على العدد نفسه من البروتونات والإلكترونات. ولكن، قد يكون عدد النيوترونات مساويًا لعدد البروتونات، أو أقل منه، أو أكبر منه.

قبل أن نلخص ما تعلمناه في هذا الفيديو، دعونا نلق نظرة على بعض الأسئلة.

أي نوعين من الجسيمات يمكن إيجادهما في نواة ذرة ما؟

الذرة أصغر وحدة من المادة يتكون منها العنصر الكيميائي. ثمة منطقتان رئيسيتان في الذرة: النواة في مركز الذرة، ومستويات الطاقة خارج النواة. هاتان المنطقتان من الذرة هما حيث توجد الجسيمات دون الذرية. والجسيمات دون الذرية أجزاء أصغر من المادة، وتتكون منها الذرة. ثمة ثلاثة أنواع من الجسيمات دون الذرية. وهذه الأنواع الثلاثة هي: البروتونات جسيمات موجبة الشحنة، والنيوترونات جسيمات متعادلة الشحنة، والإلكترونات جسيمات سالبة الشحنة. توجد البروتونات والنيوترونات في النواة في مركز الذرة، في حين توجد الإلكترونات عادة خارج النواة في مستويات الطاقة.

والآن، أصبحنا نعلم أن نوعي الجسيمات اللذين يمكن إيجادهما في نواة الذرة هما البروتونات والنيوترونات.

أي العبارات الآتية تصف الإلكترون وصفًا صحيحًا؟ أ: جسيم موجب الشحنة، وكتلته أصغر كثيرًا من كتلة النواة. ب: جسيم سالب الشحنة، وكتلته أصغر كثيرًا من كتلة النواة. ج: جسيم موجب الشحنة، وكتلته أكبر كثيرًا من كتلة النواة. د: جسيم سالب الشحنة، وكتلته أكبر كثيرًا من كتلة النواة. هـ: جسيم متعادل، وكتلته تساوي كتلة النواة.

الإلكترون جسيم دون ذري. والجسيمات دون الذرية أجزاء من المادة تتكون منها الذرة. ثمة ثلاثة أنواع من الجسيمات دون الذرية: البروتونات، والنيوترونات، والإلكترونات. البروتونات جسيمات موجبة الشحنة، والنيوترونات جسيمات متعادلة الشحنة، والإلكترونات جسيمات سالبة الشحنة. يطلب هذا السؤال معرفة أي العبارات تصف الإلكترون وصفًا صحيحًا. طبقًا لحقيقة أن الإلكترون جسيم سالب الشحنة، يمكننا استبعاد خيارات الإجابة أ، ج، هـ.

البروتونات والنيوترونات جسيمات كبيرة الحجم وثقيلة نسبيًّا مقارنة بالإلكترونات الصغيرة الحجم نسبيًّا ذات الكتل المهملة. توجد البروتونات والنيوترونات في المنطقة المركزية من الذرة التي تسمى «النواة»، في حين توجد الإلكترونات عادة خارج النواة في مستويات طاقة. وبما أن النواة تحتوي على بروتونات ونيوترونات ثقيلة، فهي تحتوي على معظم كتلة الذرة. ومقارنة بالنواة، للإلكترون كتلة أصغر بكثير.

وأخيرًا، العبارة التي تصف الإلكترون وصفًا صحيحًا هي الخيار ب؛ جسيم سالب الشحنة، وكتلته أصغر كثيرًا من كتلة النواة.

أي المعادلات الآتية يمكن استخدامها لحساب العدد الكتلي لذرة ما؟ أ: العدد الكتلي يساوي عدد البروتونات زائد عدد النيوترونات زائد عدد الإلكترونات. ب: العدد الكتلي يساوي عدد النيوترونات مقسومًا على عدد البروتونات. ج: العدد الكتلي يساوي عدد البروتونات زائد عدد النيوترونات. د: العدد الكتلي يساوي عدد البروتونات زائد عدد الإلكترونات. هـ: العدد الكتلي يساوي عدد البروتونات مضروبًا في عدد النيوترونات.

الذرة جزء متناهي الصغر من المادة، وتتكون من أجزاء أصغر من المادة تسمى «الجسيمات دون الذرية». الجسيمات دون الذرية الموجودة في مركز الذرة، المعروف باسم «النواة»، هي بروتونات موجبة الشحنة ونيوترونات متعادلة الشحنة. أما الجسيمات دون الذرية السالبة الشحنة، التي توجد عادة خارج النواة في مستويات طاقة، فتسمى «الإلكترونات».

لا تحتوي جميع الذرات على العدد نفسه من البروتونات، والنيوترونات، والإلكترونات. يمكننا وصف تركيب الذرة من خلال العدد الذري والعدد الكتلي.

العدد الذري يساوي عدد البروتونات في نواة الذرة. وبما أن الذرات متعادلة الشحنة بوجه عام، فلا بد أن عدد البروتونات الموجبة الشحنة يساوي عدد الإلكترونات السالبة الشحنة. إذن، بالنسبة إلى الذرات، العدد الذري يساوي أيضًا عدد الإلكترونات في الذرة. تحتوي الذرة الموضحة في الشكل على بروتون واحد وإلكترون واحد؛ ومن ثم عددها الذري يساوي واحدًا.

العدد الكتلي للذرة يساوي عدد البروتونات زائد عدد النيوترونات في نواة الذرة. تحتوي الذرة الموضحة في الشكل على بروتون واحد ونيوترون واحد. إذن، العدد الكتلي للذرة هو اثنان.

يطلب منا السؤال تحديد أي المعادلات يمكن استخدامها لحساب العدد الكتلي. العدد الكتلي هو مجموع عدد البروتونات والنيوترونات. إذن، المعادلة التي يمكن استخدامها لحساب العدد الكتلي للذرة هي المعادلة الموضحة في الخيار ج: العدد الكتلي يساوي عدد البروتونات زائد عدد النيوترونات.

الرمز الكيميائي لذرة الفوسفور هو P 15 31. ما العدد الكتلي لهذه الذرة؟

دعونا نلق نظرة عن كثب على الرمز الكيميائي المعطى.

حرف ‪P‬‏ الكبير هو الرمز الكيميائي لعنصر الفوسفور. في هذا الترميز، العدد المكتوب أسفل يسار الرمز الكيميائي هو العدد الذري. يشير العدد الذري إلى عدد البروتونات في نواة الذرة. ومن ثم تحتوي ذرة الفوسفور هذه على 15 بروتونًا.

أما العدد المكتوب أعلى يسار الرمز الكيميائي فهو العدد الكتلي. والعدد الكتلي هو عدد البروتونات والنيوترونات في النواة. يمكننا التعبير عن ذلك بالمعادلة: العدد الكتلي يساوي عدد البروتونات زائد عدد النيوترونات. العدد الكتلي لهذه الذرة هو 31 وتحتوي على 15 بروتونًا. وبطرح 15 من طرفي المعادلة، نجد أن ذرة الفوسفور هذه تحتوي على 16 نيوترونًا.

نستنتج من ذلك أن العدد الكتلي لذرة الفوسفور هو 31.

والآن، دعونا نختتم هذا الفيديو بمراجعة ما تعلمناه. الذرات هي أصغر وحدة من المادة يتكون منها العنصر الكيميائي. تقاس الذرات عادة بالأنجستروم، وهي وحدة أصغر من المتر بمقدار 10 مليارات مرة. تتكون الذرات من بروتونات موجبة الشحنة، ونيوترونات متعادلة الشحنة، وإلكترونات سالبة الشحنة. تحتوي النواة الموجودة في مركز الذرة على البروتونات والنيوترونات، في حين تظل الإلكترونات بطبيعة الحال خارج النواة في مستويات طاقة.

ليس للذرة شحنة كهربية كلية. وذلك لأنها تحتوي على العدد نفسه من البروتونات الموجبة الشحنة والإلكترونات السالبة الشحنة. يمثل العدد الذري عدد البروتونات في الذرة. العدد الكتلي يساوي مجموع عدد البروتونات والنيوترونات في الذرة. يمكن كتابة العدد الكتلي والعدد الذري بوصفهما جزأين من الرمز الكيميائي للذرة.