متوسط الكتلة - كتاب الفيزياء - الصف 12 - الفصل 2 - المملكة العربية السعودية

بالنظر إلى الجدول الدوري ستلاحظ أن العناصر الأربعة الأولى لها عدد كتلي A قريب من العدد الصحيح على الرغم من أن كتلة البروتون 1.081 u قريبة من كتلة النواة تتكون من البروتونات والنيوترونات فقط، وكانت كتلة كل منها 1 u تقريبًا، فإن الكتلة الكلية لأي ذرة يجب أن تكون عددًا صحيحًا.

إذا كان الكتلة الذرية تساوي عددًا صحيحًا تم حله باستخدام جهاز مطياف الكتلة. لقد تعلمت كيف يُظهر مطياف الكتلة إمكانية وجود كتل مختلفة للذرات العنصر الواحد. ففي عينة نقية من النيون مثلاً لم تظهر بقعة واحدة فقط، بل ظهرت بقعتان على شاشة مطياف الكتلة، وهما ناتجتان عن ذرات نيون مختلفة الكتلة. وقد وجدت زرة نيون واحدة لها كتلة u 20، بينما كتلة النوع الثاني u 22. إن ذرة النيون الطبيعية تحتوي على عشرة بروتونات وعشرة إلكترونات في الذرة، لكن وجد أنه بينما تحتوي أنواة أنواع أخرى تحتوي على 10 نيوترونات في كل منها، فإن أنواعا أخرى تحتوي على 12 نيوترونًا. وهذان النوعان من الذرات يسميان نظائر النيون. وتسمى النيويدات العنصر لها العدد نفسه من البروتونات، ولكن لها أعدادًا مختلفة من النيوترونات، كما في نيويدات الهيدروجين والهيليوم الموضحة في الشكل 1-9. علمًا بأن جميع نظائر العنصر المتعادل كهربائيًا لها العدد نفسه من الإلكترونات حول النواة، وكذا السلوك الكيميائي.

متوسط الكتلة المقيسة لغاز النيون هي u 20.183. وهذا الرقم يعرف بمتوسط كتلة الذرة المفردة. وعلى الرغم من أن كتلة ذرة النيون المفردة قريبة من الصحيح، فإن الكتلة الذرية المحسوبة من متوسط الكتلة للنيون ليست صحيحًا. ولمعظم العناصر أشكال متعددة من النظائر التي تنتج طبيعيًا. وتستخدم كتلة أحد النظائر (كربون-12) بوصفها وحدة الكتلة الذرية؛ فوحدة الكتلة الذرية تساوي 1/12 من كتلة نظير الكربون 12. ولوصف النظير يستخدم الرمز Z المنخفض عن يسار الرمز العلوي A عن الشحنة، بينما يكتب الرمز العلوي A عن الشحنة، حيث يكتب X رمز العنصر أيضًا ليُمثل العدد الكتلي، بحيث يأخذ هذا الترميز الشكل X؛ حيث يكتب نظيرا النيون اللذان عددهما الذري 10 في صورة Ne و Ne.

مسائل تدريبية

1. ما عدد الكتلة لنظائر اليورانيوم هو 92. ما عدد نيوترونات نواة كل نظير؟

2. العدد الكتلي لنظير الأوكسجين 15. ما عدد نيوترونات نواة هذا النظير؟

3. ما عدد نيوترونات نظير الزئبق 200Hg؟

4. اكتب رموز نظائر الهيدروجين الثلاثة التي تحتوي على صفر، وواحد، واثنين من النيوترونات.

بالنظر إلى الجدول الدوري ستلاحظ أن العناصر الأربعة الأولى لها عدد كتلي A قريب من العدد الصحيح على الرغم من أن كتلة البروتون 1.081 u قريبة من كتلة النواة تتكون من البروتونات والنيوترونات فقط، وكانت كتلة كل منها 1 u تقريبًا، فإن الكتلة الكلية لأي ذرة يجب أن تكون عددًا صحيحًا. إذا كان الكتلة الذرية تساوي عددًا صحيحًا تم حله باستخدام جهاز مطياف الكتلة. لقد تعلمت كيف يُظهر مطياف الكتلة إمكانية وجود كتل مختلفة للذرات العنصر الواحد. ففي عينة نقية من النيون مثلاً لم تظهر بقعة واحدة فقط، بل ظهرت بقعتان على شاشة مطياف الكتلة، وهما ناتجتان عن ذرات نيون مختلفة الكتلة. وقد وجدت زرة نيون واحدة لها كتلة u 20، بينما كتلة النوع الثاني u 22. إن ذرة النيون الطبيعية تحتوي على عشرة بروتونات وعشرة إلكترونات في الذرة، لكن وجد أنه بينما تحتوي أنواة أنواع أخرى تحتوي على 10 نيوترونات في كل منها، فإن أنواعا أخرى تحتوي على 12 نيوترونًا. وهذان النوعان من الذرات يسميان نظائر النيون. وتسمى النيويدات العنصر لها العدد نفسه من البروتونات، ولكن لها أعدادًا مختلفة من النيوترونات، كما في نيويدات الهيدروجين والهيليوم الموضحة في الشكل 1-9. علمًا بأن جميع نظائر العنصر المتعادل كهربائيًا لها العدد نفسه من الإلكترونات حول النواة، وكذا السلوك الكيميائي. --- SECTION: متوسط الكتلة --- متوسط الكتلة المقيسة لغاز النيون هي u 20.183. وهذا الرقم يعرف بمتوسط كتلة الذرة المفردة. وعلى الرغم من أن كتلة ذرة النيون المفردة قريبة من الصحيح، فإن الكتلة الذرية المحسوبة من متوسط الكتلة للنيون ليست صحيحًا. ولمعظم العناصر أشكال متعددة من النظائر التي تنتج طبيعيًا. وتستخدم كتلة أحد النظائر (كربون-12) بوصفها وحدة الكتلة الذرية؛ فوحدة الكتلة الذرية تساوي 1/12 من كتلة نظير الكربون 12. ولوصف النظير يستخدم الرمز Z المنخفض عن يسار الرمز العلوي A عن الشحنة، بينما يكتب الرمز العلوي A عن الشحنة، حيث يكتب X رمز العنصر أيضًا ليُمثل العدد الكتلي، بحيث يأخذ هذا الترميز الشكل X؛ حيث يكتب نظيرا النيون اللذان عددهما الذري 10 في صورة Ne و Ne. --- SECTION: مسائل تدريبية --- مسائل تدريبية --- SECTION: 1 --- 1. ما عدد الكتلة لنظائر اليورانيوم هو 92. ما عدد نيوترونات نواة كل نظير؟ --- SECTION: 2 --- 2. العدد الكتلي لنظير الأوكسجين 15. ما عدد نيوترونات نواة هذا النظير؟ --- SECTION: 3 --- 3. ما عدد نيوترونات نظير الزئبق 200Hg؟ --- SECTION: 4 --- 4. اكتب رموز نظائر الهيدروجين الثلاثة التي تحتوي على صفر، وواحد، واثنين من النيوترونات.