المواد و الكهرباء: الذرات والأيونات

الـــــذرات والأيــــونــــات

Les atomes et les ions

I- تــــاريـــخ الـــــذرة :

   منذ 420 سنة قبل الميلاد، اعتقد العالم ديموقريط (Démocrite) أن المادة تتكون من دقائق صغيرة جدا غير قابلة للتجزيء سماها Atomos (في لغة اليونان تعني الذي لا يتكسر) يعني الذرات.

 في سنة 1805 أعلن جون دالتون (John Dalton) وجود الذرات.

 في سنة 1881 اكتشف طومسون Thomson أحد مكونات الذرة، سماها الإلكترونات، و هي دقائق صغيرة جدا مشحونة بكهرباء سالبة.

 في سنة 1911 اكتشف العالم رذفورد Rutherford الجزء المركزي للذرة و سماه النواة، وهي مشحونة بكهرباء موجبة.

II- مــكــونــات الـــــذرة :

1- مكونات الذرة :

الذرة تتكون من نواة في المركز تدور حولها الإلكترونات.

أ- الإلكترونات :

 الإلكترونات :دقائق صغيرة جدا تدور حول النواة على مسافات كبيرة مقارنة مع قطر النواة. ، ونرمز للإلكترون بـ e^– و يحمل شحنة كهربائية سالبة رمزها -e. الشحنة الإجمالية لكل إلكترونات الذرة هي –Ze حيث:

Z : عدد الشحنات الموجبة في نواة الذرة ويسمى العدد الذري (numéro atomique)، وهو يميز كل ذرة عن غيرها من الذرات.

e : تسمى الشحنة الابتدائية وهي أصغر كمية كهرباء معروفة وحدتها الكلوم C،

قيمتها : e = 1,6  10^-19 C

ملحوظة:

   كتلة الإلكترون مهملة أمام كتلة النواة.

   جميع الإلكترونات متشابهة لكن عددها هو الذي يتغير من ذرة لأخرى.

ب- النواة :

تتوسط الذرة وحجمها صغير جدا حيث أن قطرها أصغر 100 ألف مرة من قطر الذرة، وفيها تتجمع مادة الذرة لأن كتلتها تساوي تقريبا كتلة الذرة.

 تكون النواة مشحونة بكهرباء موجبة نرمز لها بـ +Ze.

ج-التعادل الكهربائي :

الذرة متعادلة كهربائيا حيث أن عدد الشحن الموجبة للنواة تعادل عدد الشحن السالبة للإلكترونات أي أن شحنتها الكهربائية منعدمة.

شحنة الذرة = شحنة النواة + شحنة جميع الإلكترونات = 0

2- نموذج الذرة :

  بينت الدراسات العلمية أن الذرة تتكون من نواة مركزة في الوسط تدور حولها دقائق تسمى الإلكترونات، و يفصل بينهما فراغ.

 
في نموذج بوهر القديم تعتبر النواة في مركز الذرة و تدور حولها الإلكترونات في مدارات ثابتة.

 أما في نموذج شرودينكير الحديث فتعتبر كذلك النواة في المركز و تدور حولها الإلكترونات لكن يصعب تحديد مسارها وموضعها بدقة، فتشكل ما يسمى سحابة إلكترونية حول النواة.

تطبيق :

أتمم ملأ الجدول التالي :

رمز الذرة	العدد الذري	شحنة نواتها	شحنة إلكتروناتها	شحنة الذرة
H	…..	+e	……	……
Zn	.........	.........	-30e	.........
Cl	17	.........	.........	.........
Fe	.........	+26e	.........	.........
O	.........	.........	-8e	.........

III- الأيــــــونــــــــات :

1- تعريف الأيون :

+ الأيون : هو كل ذرة أو مجموعة من الذرات مرتبطة فقدت أو اكتسبت إلكترونا أو أكثر. و هو نوعان :

الأيون الموجب و يسمى كاتيون (cation) : و هو ذرة أو مجموعة ذرات مرتبطة فقدت إلكترونا أو أكثر.

الأيون السالب و يسمى أنيون (anion) : و هو ذرة أو مجموعة ذرات مرتبطة اكتسبت إلكترونا أو أكثر.

ملحوظة:

+ الأيون الناتج عن ذرة واحدة يسمى : أيون أحادي الذرة.

+ الأيون الناتج عن مجموعة من الذرات المرتبطة يسمى : أيون متعدد الذرات.

2- صيغة الأيون :

    لكتابة صيغة الأيون نكتب أولا رمز الذرة (أو الذرات) ثم نضيف إليه في أعلى يمينه عدد الإلكترونات المكتسبة بإشارة (-) أو المفقودة بإشارة (+).

   أمثلة لأيونات موجبة:

NH₄⁺   ; H₃O⁺ ; Cu²⁺ ;  Aℓ³⁺ ;  Na⁺

    أمثلة لأيونات سالبة:

PO₄^3-   , SO₄^2-  , NO₃^-, HO^-, Cl^- .

ملحوظة :

شحنة الأيون المتعدد الذرات شحنة إجمالية ولا يمكن أن ننسبها إلى أي من ذراته.

تطبيق :

أتمم ملأ الجدول التالي :

رمز الذرة	شحنة نواة الأيون	شحنة إلكتروناته	شحنة الأيون	رمز الأيون	عدد إلكتروناته
	.........	.........	.........	Zn2+	28
Cl	+17e	.........	-e	.........	.........
Fe	.........	-24e	+2e	.........	.........
	.........	.........		Na+	10
H			+e