استقصاء من واقع الحياة - كتاب العلوم - الصف 9 - الفصل 2 - المملكة العربية السعودية

سؤال 1: اختر عنصرًا من الدورة 2 أو 3 من الجدول الدوري. كيف يمكنك تحديد أعداد البروتونات والإلكترونات والنيوترونات في ذرة ما إذا علمت العدد الكتلي للعنصر؟

الإجابة: تحديد أعداد البروتونات والإلكترونات = العدد الذري. تحديد عدد النيوترونات = العدد الكتلي - العدد الذري.

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1: جدول المعطيات والمطلوب** | المعطيات | الوصف | |----------|--------| | **العنصر** | عنصر مُختار من الدورة الثانية أو الثالثة في الجدول الدوري | | **المعطى المعلوم** | **العدد الكتلي** (A) للعنصر | | **المطلوب** | تحديد عدد **البروتونات** و**الإلكترونات** و**النيوترونات** في ذرة هذا العنصر |
2. **الخطوة 2: المبادئ والقوانين المستخدمة** 1. **العدد الذري (Z)**: يمثل عدد البروتونات في نواة الذرة، ويحدد هوية العنصر. 2. **العدد الكتلي (A)**: يمثل مجموع عدد البروتونات والنيوترونات في النواة. 3. **ذرة متعادلة الشحنة**: عدد الإلكترونات يساوي عدد البروتونات. 4. **القانون الرياضي**: $\text{عدد النيوترونات (N)} = \text{العدد الكتلي (A)} - \text{العدد الذري (Z)}$
3. **الخطوة 3: خطوات الحل التفصيلية** 1. **اختر عنصراً محدداً** من الدورة الثانية أو الثالثة لتوضيح الفكرة، لنختر عنصر **الصوديوم (Na)** الموجود في الدورة الثالثة. 2. **استخدم الجدول الدوري** للبحث عن العدد الذري (Z) للصوديوم. > **ملاحظة**: العدد الذري للصوديوم هو 11. 3. **احسب عدد الجسيمات**: - **عدد البروتونات = العدد الذري (Z)** = 11. - **عدد الإلكترونات = عدد البروتونات** (في الذرة المتعادلة) = 11. - **عدد النيوترونات**: نفترض أن العدد الكتلي المعلوم (A) للصوديوم هو 23 (وهو الأكثر شيوعاً). - عدد النيوترونات = A - Z = 23 - 11 = 12.
4. **الخطوة 4: الإجابة النهائية (بصيغة مختلفة)** لأي عنصر، يمكن تحديد مكونات ذرته كالآتي: **عدد البروتونات والإلكترونات يساوي العدد الذري الموجود في الجدول الدوري، بينما يحسب عدد النيوترونات بطرح هذا العدد الذري من العدد الكتلي المعطى.**

سؤال 2: كيف يمكنك توضيح الفرق بين البروتونات والنيوترونات؟ وما المواد التي ستستخدمها في تمثيل الإلكترونات؟ وكيف يمكن أن تمثل الذرة؟

الإجابة: الفرق بين البروتونات والنيوترونات: البروتونات موجبة الشحنة، والنيوترونات متعادلة الشحنة. المواد المستخدمة لتمثيل الإلكترونات: الخرز أو الكرات الصغيرة. تمثيل الذرة: يمكن تمثيل الذرة بكرة كبيرة أو دائرة.

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1: جدول المعطيات والمطلوب** | المهمة | المطلوب | |--------|----------| | **1. توضيح الفرق** | بيان الاختلاف الرئيسي بين **البروتونات** و**النيوترونات**. | | **2. مواد التمثيل** | اقتراح مواد مناسبة لتمثيل **الإلكترونات** في نموذج الذرة. | | **3. تمثيل الذرة** | اقتراح شكل عام لتمثيل **الذرة** كنموذج. |
2. **الخطوة 2: المبادئ الأساسية المستخدمة** 1. **مكونات النواة**: تحتوي النواة على **بروتونات** (شحنتها موجبة) و**نيوترونات** (شحنتها متعادلة). 2. **الإلكترونات**: جسيمات سالبة الشحنة تدور حول النواة في مدارات. 3. **النمذجة العلمية**: استخدام نماذج مادية بسيطة لتمثيل المفاهيم المجردة (مكونات الذرة).
3. **الخطوة 3: خطوات الحل التفصيلية** 1. **توضيح الفرق بين البروتونات والنيوترونات** يمكن عرض الفرق باستخدام جدول مقارنة: | الصفة | البروتون | النيوترون | |-------|-----------|------------| | **الشحنة** | شحنة موجبة $(+1)$ | **لا يوجد شحنة (متعادل)** | | **الموقع** | داخل النواة | داخل النواة | | **الكتلة النسبية** | ≈ 1 وحدة كتلة ذرية | ≈ 1 وحدة كتلة ذرية | | **الدور** | يحدد العدد الذري والهوية الكيميائية | يساهم في استقرار النواة (يحدد النظائر) | 2. **اقتراح مواد لتمثيل الإلكترونات** - **الخرز الملون** الصغير. - **كرات الستايروفوم** (الفوم) الصغيرة. - **قطع معدنية** صغيرة. - **حبات الفاصولياء** أو البقوليات الصغيرة. > **الهدف**: أن تكون المادة **صغيرة الحجم وخفيفة** مقارنة بمواد تمثيل النواة، لتعكس الفرق الهائل في الحجم والكتلة بين النواة والإلكترونات. 3. **اقتراح لتمثيل الذرة ككل** - يمكن استخدام **كرة كبيرة** من الستايروفوم أو الطين لتمثيل **النواة**، وتلصق أو توضع داخلها كرات صغيرة (بروتونات ونيوترونات). - لتمثيل مسارات الإلكترونات، يمكن رسم **دوائر متحدة المركز** (مستويات الطاقة) حول النواة على لوحة ورقية، ثم لصق أو وضع خرز الإلكترونات عليها.
4. **الخطوة 4: الإجابة النهائية (بصيغة مختلفة)** يُوضَّح الفرق الجوهري بين البروتون والنيوترون في **شحنتهما الكهربائية**. لبناء نموذج ذري، يمكن استخدام **كرات أو خرز صغير وخفيف** لتمثيل الإلكترونات الدائرة حول **نواة** يتم تصويرها بشكل كرة مركزية.

سؤال 3: كيف يمكنك تصميم نموذج يمثل ترتيب الإلكترونات في الذرة؟ وهل سيكون للذرة شحنة؟ وهل من الممكن تعرف الذرة من عدد بروتوناتها؟

الإجابة: تصميم نموذج لترتيب الإلكترونات: يمكن تصميم نموذج يمثل ترتيب الإلكترونات في مستويات الطاقة المختلفة حول النواة. شحنة الذرة: الذرة متعادلة الشحنة (عدد البروتونات = عدد الإلكترونات). تعرف الذرة من عدد بروتوناتها: نعم، عدد البروتونات يحدد نوع العنصر (العدد الذري).

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1: جدول المعطيات والمطلوب** | التسلسل | السؤال | المطلوب تحديده | |----------|--------|-----------------| | **1** | كيف تصمم نموذجاً لترتيب الإلكترونات؟ | وصف لعملية تصميم نموذج يمثل **توزيع الإلكترونات** في **مستويات الطاقة**. | | **2** | هل سيكون للذرة شحنة؟ | تحديد **حالة الشحنة الكهربائية** للذرة في وضعها الطبيعي. | | **3** | هل يمكن التعرف على الذرة من عدد بروتوناتها؟ | توضيح العلاقة بين **عدد البروتونات** وهوية **العنصر**. |
2. **الخطوة 2: المبادئ والقوانين المستخدمة** 1. **نموذج بور المُبسَّط (مستويات الطاقة)**: توجد الإلكترونات في مدارات أو مستويات طاقة محددة حول النواة، لكل مستوى سعة إلكترونية قصوى. 2. **حِياد الشحنة الكهربائية للذرة**: في حالتها المستقرة، الذرة متعادلة لأن عدد البروتونات الموجبة يساوي عدد الإلكترونات السالبة. 3. **العدد الذري**: هو العدد المميز للعنصر، ويساوي عدد بروتونات نواته.
3. **الخطوة 3: خطوات الحل التفصيلية** 1. **تصميم نموذج لترتيب الإلكترونات** - **الخطوة 1**: ارسم أو اصنع **نواة** في المركز. - **الخطوة 2**: ارسم حول النواة عدة **دوائر متحدة المركز** تمثل **مستويات الطاقة (المدارات)**. - الدائرة الأقرب: تمثل **مستوى الطاقة الأول** (يسع 2 إلكترون كحد أقصى). - الدائرة التالية: تمثل **مستوى الطاقة الثاني** (يسع 8 إلكترونات كحد أقصى). - وهكذا. - **الخطوة 3**: ضع علامات أو ألصق كرات صغيرة (تمثل الإلكترونات) على هذه الدوائر وفقاً للعنصر المختار. مثال للأكسجين (عدده الذري 8): - ضع **إلكترونين** في الدائرة الأولى. - ضع **6 إلكترونات** في الدائرة الثانية. 2. **تحديد شحنة الذرة** - الذرة في حالتها **الأساسية والمستقرة** هي **متعادلة كهربائياً**. - **السبب**: $\text{عدد البروتونات (+) } = \text{ عدد الإلكترونات (-)}$. - > **ملاحظة**: الذرة قد تكتسب أو تفقد إلكترونات لتصبح أيوناً (ذرة مشحونة). 3. **إمكانية التعرف على الذرة من عدد بروتوناتها** - **نعم، ممكن تماماً**. هذا هو المبدأ الأساسي للجدول الدوري. - **العدد الذري** للعنصر هو **رقم فريد** يساوي عدد بروتوناته. - **مثال**: أي ذرة تحتوي على 6 بروتونات هي حتماً ذرة عنصر **الكربون (C)**.
4. **الخطوة 4: الإجابة النهائية (بصيغة مختلفة)** يمكن تمثيل ترتيب الإلكترونات عبر نموذج مرئي لمستويات الطاقة الدائرية. الذرة في حالتها الطبيعية **متعادلة الشحنة**، و**عدد البروتونات** فيها هو بمثابة **بصمة تعريفية** تحدد هويتها العنصرية بشكل قاطع.

لأي عنصر من الجدول الدوري، إذا علم العدد الكتلي، كيف يمكن تحديد أعداد البروتونات والإلكترونات والنيوترونات في ذرته؟

• أ) عدد البروتونات والإلكترونات يساوي العدد الكتلي، وعدد النيوترونات يساوي العدد الذري مطروحاً منه العدد الكتلي.
• ب) عدد البروتونات والإلكترونات يساوي العدد الذري، وعدد النيوترونات يساوي العدد الكتلي مطروحاً منه العدد الذري.
• ج) عدد البروتونات والإلكترونات يساوي العدد الذري، وعدد النيوترونات يساوي مجموع العدد الكتلي والعدد الذري.
• د) عدد البروتونات يساوي العدد الكتلي، وعدد الإلكترونات يساوي عدد النيوترونات، ولا يمكن تحديد العدد الذري.

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: عدد البروتونات والإلكترونات يساوي العدد الذري، وعدد النيوترونات يساوي العدد الكتلي مطروحاً منه العدد الذري.

الشرح: 1. عدد البروتونات في الذرة يساوي العدد الذري للعنصر. 2. في الذرة المتعادلة، عدد الإلكترونات يساوي عدد البروتونات، وبالتالي يساوي العدد الذري. 3. عدد النيوترونات يحسب بطرح العدد الذري من العدد الكتلي (النيوترونات = العدد الكتلي - العدد الذري).

تلميح: تذكر العلاقة بين العدد الذري والعدد الكتلي ومكونات الذرة الأساسية.

التصنيف: مسألة تدريبية | المستوى: متوسط

ما الفرق الأساسي بين البروتونات والنيوترونات، وما هي المواد الأنسب لتمثيل الإلكترونات في نموذج الذرة؟

• أ) البروتونات سالبة الشحنة والنيوترونات موجبة، ويمكن تمثيل الإلكترونات بالخرز الثقيل.
• ب) البروتونات موجبة الشحنة والنيوترونات متعادلة، ويمكن تمثيل الإلكترونات بالخرز الصغير أو كرات الستايروفوم الخفيفة.
• ج) البروتونات متعادلة الشحنة والنيوترونات سالبة، ويمكن تمثيل الإلكترونات بكرات كبيرة وثقيلة.
• د) كل من البروتونات والنيوترونات متعادلة الشحنة، ويتم تمثيل الإلكترونات بقطع معدنية ثقيلة.

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: البروتونات موجبة الشحنة والنيوترونات متعادلة، ويمكن تمثيل الإلكترونات بالخرز الصغير أو كرات الستايروفوم الخفيفة.

الشرح: 1. البروتونات تحمل شحنة موجبة (+1)، بينما النيوترونات متعادلة الشحنة (0). 2. لتمثيل الإلكترونات، يجب استخدام مواد صغيرة وخفيفة مثل الخرز الصغير أو كرات الستايروفوم لتعكس كتلتها الضئيلة مقارنة بالنواة.

تلميح: ركز على الشحنة الكهربائية للجسيمات ومراعاة الكتلة النسبية عند اختيار مواد التمثيل.

التصنيف: مسألة تدريبية | المستوى: متوسط

في حالتها الطبيعية، ما هي شحنة الذرة، وهل يمكن تحديد هوية الذرة بناءً على عدد بروتوناتها؟

• أ) متعادلة الشحنة، ونعم يمكن تحديد هويتها من عدد بروتوناتها.
• ب) سالبة الشحنة، ولا يمكن تحديد هويتها من عدد بروتوناتها.
• ج) موجبة الشحنة، ونعم يمكن تحديد هويتها من عدد بروتوناتها.
• د) متعادلة الشحنة، ولا يمكن تحديد هويتها إلا من مجموع البروتونات والنيوترونات.

الإجابة الصحيحة: a

الإجابة: متعادلة الشحنة، ونعم يمكن تحديد هويتها من عدد بروتوناتها.

الشرح: 1. الذرة في حالتها الطبيعية والمستقرة تكون متعادلة كهربائياً لأن عدد البروتونات الموجبة يساوي عدد الإلكترونات السالبة. 2. نعم، العدد الذري (الذي يمثل عدد البروتونات) هو بصمة تعريفية فريدة لكل عنصر كيميائي، ويحدد هويته.

تلميح: تذكر العلاقة بين البروتونات والإلكترونات في الذرة المستقرة، وما الذي يحدد هوية العنصر.

التصنيف: مسألة تدريبية | المستوى: سهل