المقدمة
الذرة هي أصغر وحدة من العنصر الكيميائي التي يمكن أن توجد بشكل مستقل مع الاحتفاظ بالخصائص الكيميائية للعنصر. توصف الذرات بعدد البروتونات في نواتها، والذي يحدد العدد الذري للعنصر. تتكون الذرات أيضًا من عدد متساوٍ تقريبًا من الإلكترونات، والتي تدور حول النواة في مدارات محددة. تختلف الذرات في عدد البروتونات، والترتيب الدقيق للإلكترونات في الذرة، وكتلة الذرة، ونصف عمر الذرة، ونشاطها الإشعاعي، ومستوى طاقتها.
العدد الذري
يشير العدد الذري للذرة إلى عدد البروتونات في نواة الذرة. يحدد العدد الذري العنصر الكيميائي للذرة، لأن كل عنصر يتميز بعدد محدد من البروتونات في نواة ذراته. على سبيل المثال، تحتوي ذرة الهيدروجين على بروتون واحد، وتحتوي ذرة الكربون على ستة بروتونات، وتحتوي ذرة الحديد على 26 بروتونًا.
كتلة الذرة
تُعرف كتلة الذرة بأنها كتلة نواة الذرة، والتي تتكون من البروتونات والنيوترونات. كتلة الذرة هي مجموع كتل البروتونات والنيوترونات في النواة. على سبيل المثال، تبلغ كتلة ذرة الهيدروجين 1 وحدة كتلة ذرية (amu)، وتبلغ كتلة ذرة الكربون 12 وحدة كتلة ذرية، وتبلغ كتلة ذرة الحديد 56 وحدة كتلة ذرية.
نصف عمر الذرة
نصف عمر الذرة هو الوقت الذي يستغرقه نصف ذرات العنصر للتحلل إلى عناصر أخرى. يختلف نصف عمر الذرة اعتمادًا على نوع العنصر. بعض العناصر لها نصف عمر طويل للغاية، مثل اليورانيوم-238، الذي يبلغ نصف عمره 4.5 مليار سنة. بينما تمتلك عناصر أخرى نصف عمر قصير للغاية، مثل الكربون-14، الذي يبلغ نصف عمره 5730 سنة.
نشاط الذرة الإشعاعي
النشاط الإشعاعي للذرة هو مقياس لمعدل تحلل الذرة. يختلف النشاط الإشعاعي للذرة اعتمادًا على نوع العنصر ونصف عمر الذرة. بعض العناصر لها نشاط إشعاعي مرتفع، مثل اليورانيوم-238، الذي له نشاط إشعاعي يبلغ 3.7 × 1010 تحلل في الثانية لكل جرام. بينما تمتلك عناصر أخرى نشاط إشعاعي منخفض، مثل الكربون-14، الذي له نشاط إشعاعي يبلغ 15.3 تحلل في الثانية لكل جرام.
مستوى طاقة الذرة
مستوى طاقة الذرة هو كمية الطاقة التي تحتوي عليها الذرة. يختلف مستوى طاقة الذرة اعتمادًا على ترتيب الإلكترونات في الذرة. تحتوي الذرات ذات الإلكترونات في مدارات منخفضة الطاقة على مستويات طاقة منخفضة، بينما تحتوي الذرات ذات الإلكترونات في مدارات عالية الطاقة على مستويات طاقة عالية.
تكوينات الإلكترون
تكوينات الإلكترون هي ترتيب الإلكترونات في الذرة. يحدد تكوين الإلكترونات الخصائص الكيميائية للذرة. تتكون تكوينات الإلكترون من غلاف إلكتروني رئيسي واحد أو أكثر، لكل منها مستوى فرعي واحد أو أكثر، ويمكن أن يحتوي كل مستوى فرعي على عدد من المدارات الذرية.
النظائر
النظائر هي ذرات لنفس العنصر الكيميائي ولكن لها أعداد مختلفة من النيوترونات. وهذا يعني أن النظائر لها نفس العدد الذري ولكن لها كتل ذرية مختلفة. على سبيل المثال، الهيدروجين له ثلاثة نظائر: الهيدروجين-1 (بروتون واحد ولا نيوترونات)، والهيدروجين-2 (بروتون واحد ونيوترون واحد)، والهيدروجين-3 (بروتون واحد ونيوترونان).
الخلاصة
الذرات هي اللبنات الأساسية للمادة. تختلف الذرات في عدد البروتونات، والترتيب الدقيق للإلكترونات في الذرة، وكتلة الذرة، ونصف عمر الذرة، ونشاطها الإشعاعي، ومستوى طاقتها. هذه الاختلافات في الذرات هي التي تحدد الخصائص الكيميائية والفيزيائية للعناصر.