بنية الذرة

من النواة إلى السحابة الإلكترونية

العدد الذري Z يساوي عدد البروتونات في النواة، وهو الذي يحدد هوية العنصر. أمّا عدد الكتلة A فيساوي مجموع البروتونات والنيوترونات. لذلك يمكن لذرات العنصر نفسه أن تختلف في عدد النيوترونات من دون أن تتغير هويتها الكيميائية؛ وهذه هي النظائر. في الذرة المتعادلة يساوي عدد الإلكترونات عدد البروتونات، بينما يغيّر فقد الإلكترونات أو اكتسابها شحنة الذرة ولا يغيّر Z.

النواة صغيرة جداً مقارنة بحجم الذرة لكنها تحتوي تقريباً كل الكتلة. لا تتحرك الإلكترونات في مدارات كوكبية محددة؛ الوصف الكمي يعطي مدارات ذرية تمثل توزيعات احتمال للإلكترون. ولهذا لا يعني القول إن الذرة «معظمها فراغ» أن المنطقة خارج النواة بلا بنية: الكثافة الإلكترونية هي التي تحدد الحجم الفعلي والتفاعلات والروابط.

عند قراءة الرمز النووي ᴬZX افصل دائماً بين ثلاث كميات: Z للبروتونات، A للبروتونات مع النيوترونات، والشحنة لفرق عدد البروتونات والإلكترونات. عدد النيوترونات هو A−Z. هذه المحاسبة البسيطة تمنع الخلط بين النظير والأيون: النظير يختلف في النيوترونات، والأيون يختلف في الإلكترونات.

تتحدد الكيمياء أساساً ببنية الإلكترونات، وخصوصاً إلكترونات التكافؤ. لذلك تتكرر الخواص دورياً عندما تتكرر أنماط الغلاف الخارجي. أما تغير النيوترونات فيؤثر أساساً في الكتلة والاستقرار النووي، وقد يكون مهماً في النظائر المشعة أو في تأثيرات النظائر الدقيقة.

تمارين محلولة