ملخص الفصل ٥: تركيب الذرة

5-1 نماذج الذرة

• تطوّر نموذج الذرة عبر الزمن: تصوّر دالتون الذرة كرة صلبة من المادة، ثم اكتشف طومسون أن جميع الذرات تحتوي على إلكترونات سالبة الشحنة.
• استنتج رذرفورد من تجربة صفيحة الذهب أن معظم كتلة الذرة وكل شحنتها الموجبة تتركز في نواة صغيرة جدًا في مركزها، وأن معظم الذرة فراغ، ثم أُضيف إلى النواة النيوترون المتعادل كهربائيًا لتفسير الفرق بين كتلة الذرة وكتلة بروتوناتها.
• في النموذج الحديث تتكوّن النواة من بروتونات ونيوترونات، وتحيط بها سحابة إلكترونية يصعب فيها تحديد موقع الإلكترون بدقة.

راجع صفحة ١٥٠ في الكتاب

5-2 النواة

• العدد الذري هو عدد البروتونات في نواة الذرة ويميّز العنصر عن غيره، والعدد الكتلي هو مجموع البروتونات والنيوترونات، والنظائر ذرات للعنصر نفسه تختلف في عدد النيوترونات مثل كربون-12 وكربون-14.
• تتماسك مكونات النواة بالقوة النووية القوية؛ وفي التحلل الإشعاعي تتحول نوى غير مستقرة إلى عناصر أخرى: بتحرير جسيم ألفا (بروتونان ونيوترونان) فيقل العدد الذري ٢، أو بتحرير جسيم بيتا (إلكترون من النواة) فيزيد العدد الذري ١.
• عمر النصف هو الزمن اللازم لتحلل نصف كمية النظير المشع، ويُستعمل كربون-14 الذي عمر نصفه نحو ٥٧٣٠ سنة في تقدير أعمار بقايا المخلوقات الحية.

راجع صفحة ١٥٩ في الكتاب

مثال محلول

عمر النصف لنظير الثوريوم-234 يساوي 24 يومًا. إذا بدأنا بعينة كتلتها 80 g، فما الكتلة المتبقية دون تحلل بعد 72 يومًا؟

1. عدد أعمار النصف = الزمن الكلي ÷ عمر النصف = 72 ÷ 24 = 3 أعمار نصف.
2. في كل عمر نصف تنقص الكتلة إلى النصف: 80 g ثم 40 g ثم 20 g ثم 10 g.
3. أي إن الكتلة المتبقية = 80 × (1/2)^3 = 80 ÷ 8 = 10 g.
4. تحقق: بمضاعفة 10 g ثلاث مرات نعود إلى الكتلة الأصلية: 10 × 2 × 2 × 2 = 80 g.

الإجابة: تبقى ١٠ غرامات (10 g) من الثوريوم-234 بعد ٧٢ يومًا.