الدرس ٢: العناصر والمركبات والمخاليط (١)

يقوم هذا الدرس على فهم تركيبة المادة من خلال تقسيمها إلى عناصر ومرقبات ومخاليط. العنصر هو مادة تتكون من نوع واحد من الذرات ومدرجة في الجدول الدوري الذي يرتبها حسب العدد الذري والكتلي. أما المركب فينتج من اتحاد عنصريين أو أكثر كيميائياً بنسب ثابتة ليخلق مادة جديدة بخصائص مختلفة تماماً عن مكوناتها الأصلية، مثل اتحاد الهيدروجين والأكسجين لتشكيل الماء. في المقابل، تجمع المخاليط مادتين أو أكثر معاً دون اتحاد كيميائي، مما يتيح احتفاظ كل مادة بخصائصها وإمكانية فصلها بسهولة، كخلط الرمل والماء أو مكونات الهواء.

الفكرة الأساسية

تتكون جميع المواد في الكون من بناء أساسي يضم العناصر التي تترتب في الجدول الدوري، والتي قد تتحد كيميائياً لتكون مركبات جديدة ذات خواص فريدة، أو تمتزج فيزيائياً لتشكل مخاليط تحتفظ فيها كل مادة بخصائصها الأصلية.

الشرح

العنصر هو أبسط مادة نقية تتكون من نوع واحد من الذرات، وله عدد ذري يحدد عدد البروتونات في نواته. تترتيب العناصر في الجدول الدوري في صفوف تسمى دورات وأعمدة تسمى مجموعات بناءً على تشابه خصائصها. عندما تتحد هذه العناصر كيميائياً بنسب ثابتة، تنتج مركبات جديدة تختلف في صفاتها تماماً عن العناصر المكونة لها، ويعبر عنها بصيغة كيميائية تدل على عدد الذرات. أما إذا اجتمعت المواد دون اتحاد كيميائي، فإننا نحصل على مخلوط يمكن تغيير نسب مكوّناته دون أن تتبدل ماهيتها، ويمكن فصلها بطرق فيزيائية كالترشيح أو التبخير.

مثال محلول خطوة بخطوة

إذا كانت لديك ذرة صوديوم العدد الكتلي لها يساوي $23$، فما عدد النيوترونات في نواة هذه الذرة؟ 1 المعطيات: العدد الكتلي = $23$. 2 المطلوب: عدد النيوترونات = ? 3 طريقة الحل: بالبحث في الجدول الدوري للعناصر، نجد أن عدد البروتونات في نواة ذرة الصوديوم هو $11$ بروتوناً. نعوض بقيمتي العدد الكتلي وعدد البروتونات في معادلة العدد الكتلي: العدد الكتلي = عدد البروتونات + عدد النيوترونات، إذن $23 = 11 +$ عدد النيوترونات. إذن عدد النيوترونات = $23 - 11 = 12$ نيوتروناً. 4 التحقق من الحل: اجمع الإجابة مع عدد البروتونات، أي $12 + 11 = 23$ وهو العدد الكتلي المعطى.

أخطاء شائعة

الاعتقاد بأن المخلوط يغير خصائص المواد المكونة له كما تفعل المركبات الكيميائية، بينما الصحيح أن المخلوط يمزج مواد دون اتحاد كيميائي مع احتفاظ كل مادة بخصائصها. والخلط بين العدد الذري الذي يمثل عدد البروتونات، والعدد الكتلي الذي يمثل مجموع البروتونات والنيوترونات.

سؤالان للتدريب مع الإجابة

1. عدد النيوترونات في نواة ذرة الباريوم $Ba$ يساوي $81$. ما العدد الكتلي لذرة الباريوم علماً بأن عدد بروتوناتها $56$؟ الإجابة: $56 + 81 = 137$.
2. تحتوي نواة ذرة الألومنيوم $Al$ على $14$ نيوتروناً، و$13$ بروتوناً. ما العدد الكتلي لذرة الألومنيوم؟ الإجابة: $13 + 14 = 27$.