فصل سوم -از درون اتم چه خبر

مقدمه

?در علوم هفتم آموختیدکه همهٔ مواد از اتم ساخته شده اند. اتم نیز از ذره های ریزتری به نام الکترون، پروتون و نوترون تشکیل شده است. این ذره ها مانند سایر مواد جرم دارند؛ به طوری که جرم پروتون با
نوترون تقریباً برابر است. در حالی که جرم الکترون درمقایسه با دو ذرهٔ دیگر بسیار ناچیز است. برخی از ذره های تشکیل دهندهٔ اتم علاوه برجرم، بار الکتریکی نیز دارند. درجدول ۱ بار الکتریکی و
جرم این ذره ها به طور نسبی با هم مقایسه شده اند.

مدل های اتمی

الکترونها در کره ای از بارهای مثبت پراکنده اند

در مدل بور تعداد الكترونهاي هر مدار ثابت از مداري به مدار ديگر تغيير مي كند.

مدل بور به مدل منظومهٔ شمسی معروف است؛ زیرا ساختار اتم در این مدل بسیار شبیه منظومهٔ شمسی است. همان طور که در منظومهٔ شمسی سیارات به دورخورشید می چرخند، در مدل بور الکترون ها
در مسیرهای دایره ای به نام مدار به دور هسته درحرکت اند. شکل ۲ ساختار اتم های هیدروژن، هلیم، لیتیم، بریلیم و بور را مطابق مدل بور نشان می دهد.

عنصرها و نشانه شیمیایی آنها
همان طور که می دانید، هر عنصر از اتم های یکسانی تشکیل شده است. از بین ۱۱۸ عنصر شناخته شده، حدود ۹۰ عنصر در طبیعت به شکل عنصر یا ترکیب وجود دارند. هر عنصر را با نشانه های شیمیایی
مشخصی نشان می دهند. برای نمونه عنصر هیدروژن را با نشانهٔ H )بخوانید اچ( و عنصر نئون را با نشانهٔ Ne نشان می دهند.

فرمول شيميايي

از كنارهم قرار گرفتن نمادهاي شيميايي فرمول شيميايي حاصل مي شود.
مثلا H2 فرمول شيميايي ئيدروژن، O2 فرمول شيميايي اكسيژن، H2O فرمول شيميايي آب، CH4 فرمول شيميايي گاز شهري (گاز متان) و C12H22O11 فرمول شيميايي شكر است.

مثلا H2SO4 فرمول شيميايي سولفوريك اسيد است. اين فرمول نشان مي دهد كه اين ماده از سه عنصر ئيدروژن، گوگرد و اكسيژن تشكيل شده است و در هر مولكول آن دو اتم ئيدروژن،يك اتم گوگرد و چهار اتم اكسيژن وجود دارد.

عدد اتمي (Z)
 به تعداد پروتونهاي هر اتم(به تعداد بارهاي مثبت اتم)عدد اتمي مي گويند براي مثال اتم سديم 11 پروتون دارد,پس عدد اتمي سديم11 است.عدد اتمي را گوشه پايين سمت چپ نماد شيميايي مي نويسند11^Na
عناصر بر اساس افزايش عدد اتمي در جدول تناوبي مرتب شده اند بنابراين عدد اتمي مكان هر عنصر را در جدول تعيين مي كند.

عدد جرمي (A)

به مجموع تعداد پروتونها و نوترونهاي يك اتم عدد جرمي گفته مي شود.
تمام اتمهاي يك عنصر پروتونهاي يكسان دارند اما تعداد نوترونهای آنها مي تواند متفاوت باشد.

عدد جرمي در گوشه بالا و سمت چپ نماد شيميايي نوشته مي شود مثلا اتم كربن در هسته خود 6 پروتون و 6 نوترون دارد پس عدد جرمي آن 12 است.   12_C

جدول تناوبي عناصر:
ليستي از كليه عناصري است كه تا كنون شناخته شده است اين عناصر به ترتيب عدد اتمي در جدول مرتب شده اند در اين جدول كه بوسيله مندليف دانشمند روسي تنظيم شده است در هر خانه جدول نشانه شيميايي، عدد اتمي و عدد جرمي عنصر نوشته شده است در اين جدول به هر رديف افقي تناوب يا دوره مي گويند.
تمامي عناصر يك دوره يا تناوب لايه هاي الكتروني برابر دارند در هر رديف از چپ به راست خاصيت فلزي عناصر كاهش و خواص غير فلزي افزايش مي يابد.
ستونهاي عمودي جدول تناوبي گروه نام دارد تمامي عناصر يك گروه در لايه آخر تعداد الكترونهاي يكسان و خواص شيميايي مشابهي دارند.در هر گروه از بالا به پايين خواص فلزي افزايش مي يابد.

ايزوتوپ

نوک مداد از اتم کربن ساخته شده است. بررسی ها نشان داده است که اتم های کربنی که نوک مداد را تشکیل می دهند، دقیقاً یکسان نیستند. شکل ۳ تعداد ذره های سازندهٔ هستهٔ
اتم های کربن را نشان می دهد.

اتم های سازندهٔ اغلب عنصرها مانند عنصر کربن دقیقاً یکسان نیستند. تعداد پروتون های این اتم ها یکسان است؛ اما تعداد نوترون های آنها متفاوت است. به اتم های یک عنصر که تعداد نوترون متفاوت
دارند ایزوتوپ های آن عنصر می گویند. بنابراین عنصر کربن سه ایزوتوپ دارد.ايزوتوپ ها اتمهاي يك عنصر هستند كه در تعداد نوترون و در نتيجه عدد جرمي با هم تفاوت دارند اما عدد اتمي آنها يكسانست.

مثلا هيدروژن داراي سه ايزوپ است.

ايزوتوپ هاي يك عنصر خواص فيزيكي (جرم و چگالي) متفاوت اما خواص شيميايي يكسان دارند         (چون الكترونهاي آنها برابر است)
بيشتر عناصر، يك ايزوتوپ معمول و چند ايزوتوپ كمياب دارند به ايزوتوپ هاي كمياب تر ناخالصي های ايزوتوپي مي گويند.
مثلا ايزوتوپ معمول ئيدروژن است كه 9/99 درصد كل ئيدروژنهاي موجود در طب??يعت را شامل مي شود. كمتر از 1/0 درصد را و مقدار ناچيزي را شامل مي شود.

از بین ایزوتوپ های هیدروژن، ایزوتوپ ناپایدار است.
موادی که ایزوتوپ پرتوزا دارند، به ماده پرتو زا معروف اند

پيوند ميان اتم ها:

شايد از خود پرسيده باشيد كه چرا دستتان در آب فرو مي رود اما در يخ فرو نمي رود؟ چرا بنزين فراٌر است اما قير چنين نيست؟ چرا از تركيب سديم و كلر جسم سخت نمك طعام اما از تركيب اكسيژن و ئيدروژن آب حاصل مي شود؟
پاسخ اينگونه سوالات را در پيوند بين اتمها جستجو كنيد.

الف) پيوند كوالانس

هر اتم تعداد معيني الكترون دارد كه اين الكترونها طبق نظريه بور در مدارهاي متحدالمركزي بدور هسته مي چرخند. در مدار اول دو الكترون,در مدار دوم 8, الكترون و در مدارهاي بعدي ..... قرار مي گيرد حال اگر در مدار آخر كمتر از حد معمول الكترون وجود داشته باشد آن اتم ميل تركيب شدن با اتم هاي ديگر را دارد تا الكترونهاي لايه آخر خود را تكميل كند.

پيوند كووالانس:

جاذبه اي است كه اتمهاي يك مولكول را كنار هم نگه مي دارد.
در اين نوع پيوند دو نافلز هر كدام با به اشتراك گذاشتن الكترون لايه آخر خود را كامل مي كنند. الكترونهاي اشتراكي به هر دو اتم تعلق دارد.
مثلا مولكول ئيدروژن 2 اتمي است. هر اتم ئيدروژن با به اشتراك گذاشتن تنها الكترون خود الكترونهاي لايه خود را كامل مي كند.

پيوند بين مولكولهاي نيتروژن، اكسيژن، گاز متان ، الكل، كربن دي اكسيد و ...... از نوع كووالانس است.

ب) پيوند يوني:

نمک خوراکی یکی از مهم ترین و پرکاربردترین مواد در زندگی و صنعت است. نمک خوراکی یک ترکیب است که از دو عنصر سدیم و کلر تشکیل شده است. در واقع فلز سدیم و گاز کلر در یک تغییر
شیمیایی شرکت می کنند و به مادهٔ جامد و سفید رنگی به نام سدیم کلرید تبدیل می شوند.

در واكنش هاي شيميايي فلزات تمايل به از دست دادن الكترون دارند در اين صورت به يون مثبت يا كانيون تبديل مي شوند غير فلزات هم مايل به گرفتن الكترون و تبديل شدن به يون منفي يا آنيون هستند.
توجه داشته باشيد كه يون به اتمهاي باردار گفته مي شود. در يونها تعداد الكترونها و پروتونها برابر نيست. به مثالهاي زير توجه كنيد: