الذرّة
تُعتبر الذرّة الوحدة الأساسية الصغيرة في تكوين المادة، وتتألف من مكونين رئيسيين: الأول هو النواة، وهي جزء صغير الحجم ولها شحنة موجبة، وتمثل 99.9% من وزن الذرّة، حيث تحتوي على البروتونات والنيوترونات. أما المكون الثاني فهو المحيط الخارجي، الذي يتكون من عدة مستويات تُعرف بالمدارات، حيث تتحرك الإلكترونات بسرعة فائقة حول النواة.
العدد الذريّ
يعبر العدد الذريّ (Atomic Number) عن عدد البروتونات الموجودة في نواة الذرّة، ويرمز له بالرمز (Z). البروتونات هي جسيمات ثقيلة ذات شحنة موجبة، وتختلف الذرات المختلفة في العدد الذري بما يعكس عدد البروتونات فيها، مما يساعد في تحديد نوع الذرّة. نظرًا لأن الذرّة محايدة، فإن عدد الإلكترونات في الذرات المتعادلة يعادل عدد البروتونات، أي يتساوى مع العدد الذريّ. يظهر العدد الذريّ تحت رمز العنصر في الجدول الدوري. على سبيل المثال، تحتوي ذرّة الهيدروجين على بروتون واحد، بينما تحتوي ذرّة الأكسجين على ثمانية بروتونات. يعتمد نوع العنصر الكيميائي في الجدول الدوري على العدد الذريّ. إذا تم ترتيب اليود والتيلوريوم بالاعتماد على كتلتيهما الذريتين، فقد يؤدي ذلك إلى عدم صحة الترتيب واختلاف الخواص. لكن عندما قام مندليف بتنظيمهما وفق العدد الذريّ (عدد البروتونات)، تبين وجود تطابق بين الترتيب والخصائص الكيميائية.
العدد الذريّ لبعض العناصر في الجدول الدوري
- العدد الذريّ للهيدروجين هو واحد؛ حيث تحتوي نواته على بروتون واحد.
- العدد الذريّ للهليوم هو اثنان، حيث تحتوي نواته على بروتونين ونيوترونين.
- العدد الذريّ لليثيوم هو ثلاثة، حيث تحتوي نواته على ثلاثة بروتونات وأربعة نيوترونات.
أهمية العدد الذريّ
تلعب الأعداد الذرية دورًا محوريًا في تحديد خصائص العناصر في الجدول الدوري، كما يلي:
- تعتمد خصائص العناصر على أعدادها الذرية، وتتغير بشكل دوري وفقًا للقانون الدوري، حيث يؤدي ترتيب العناصر حسب تزايد أعدادها الذرية إلى تكرار خصائصها بشكل دوري. وبشكل عام، تتشابه العناصر ضمن نفس المجموعة في خصائصها الكيميائية والفيزيائية.
- كلما انتقلنا من اليسار إلى اليمين في الجدول الدوري ضمن الدورة الواحدة، يزداد العدد الذري للعناصر ويزداد عدد الإلكترونات، مما يزيد من الشحنة النووية الفعالة ويقلل الحجم الذري، نتيجةً لتداخل تأثيرات إلكترونات المستوى الواحد على بعضها البعض، وهو ما يزيد الانجذاب نحو النواة.
- كلما انتقلنا من أعلى إلى أسفل في نفس المجموعة، يزداد نصف القطر مع زيادة العدد الذري، مما يزيد من عدد مستويات الطاقة، ويؤدي إلى زيادة الحجم وتقليل طاقة التأين، كما تقل الكهروسالبية وتزداد الخاصية الفلزية (أي ميل الذرة لفقد الإلكترونات).
- تنخفض درجات الانصهار والغليان مع زيادة العدد الذري.
- تزداد الكثافة مع زيادة العدد الذري، حيث كلما انتقلنا من اليسار إلى اليمين في الجدول الدوري، يقل الحجم وتزداد الكتلة، مما يعني أن الكثافة تحسب كالتالي: الكثافة = الكتلة / الحجم.