مقالات

4: الذرات والعناصر


النموذج: MapSCC300Alvair

إن اللبنة الأساسية لكل مادة هي الذرة. من الغريب أن فكرة الذرات تم اقتراحها لأول مرة في القرن الخامس قبل الميلاد ، عندما اقترح الفيلسوفان اليونانيان ليوكيبوس وديموقريطس وجودهما بطريقة حديثة بشكل مدهش. ومع ذلك ، فإن أفكارهم لم تترسخ أبدًا بين معاصريهم ، ولم يتم تجميع الأدلة حتى أوائل القرن التاسع عشر لجعل العلماء يعيدون النظر في الفكرة. اليوم ، يعتبر مفهوم الذرة مركزيًا لدراسة المادة.

  • 4.1: تجربة الذرات في تيبورون
  • 4.2: غير قابل للتجزئة: النظرية الذرية
    لقد تعلمت سابقًا كيف تتكون كل مادة في الكون من كتل بناء صغيرة تسمى الذرات. يقبل جميع العلماء المعاصرين مفهوم الذرة ، ولكن عندما تم اقتراح مفهوم الذرة لأول مرة منذ حوالي 2500 عام ، سخر الفلاسفة القدامى من الفكرة. لطالما كان من الصعب إقناع الناس بوجود أشياء أصغر من أن تُرى. سنمضي بعض الوقت في دراسة الأدلة (الملاحظات) التي تقنع العلماء بوجود الذرات.
  • 4.3: الذرة النووية
    بينما صمدت نظرية دالتون الذرية جيدًا ، أظهر جي جي طومسون أن نظريته لم تكن القصة بأكملها. واقترح أن الجسيمات الصغيرة سالبة الشحنة المكونة لشعاع الكاثود هي في الواقع قطع من الذرات. أطلق على هذه القطع اسم "الجسيمات" ، على الرغم من أننا نعرفها اليوم على أنها إلكترونات. بفضل تجاربه الذكية والتفكير الدقيق ، يعود الفضل إلى J. Thomson في اكتشاف الإلكترون.
  • 4.4: خصائص البروتونات والنيوترونات والإلكترونات
    الإلكترونات صغيرة للغاية. تبلغ كتلة الإلكترون حوالي 1/2000 من كتلة البروتون أو النيوترون ، لذلك لا تساهم الإلكترونات فعليًا في أي شيء في الكتلة الكلية للذرة. للإلكترونات شحنة كهربائية تساوي −1 ، وهي تساوي شحنة البروتون ولكنها معاكسة لها ، والتي تساوي +1. جميع الذرات لها نفس عدد الإلكترونات مثل البروتونات ، لذا فإن الشحنات الموجبة والسالبة "تلغي" ، مما يجعل الذرات متعادلة كهربائيًا.
  • 4.5: العناصر: مُعرَّفة بعدد البروتونات
    يميز العلماء بين العناصر المختلفة عن طريق حساب عدد البروتونات في النواة. نظرًا لأنه يمكن تمييز ذرة عنصر عن ذرة عنصر آخر بعدد البروتونات في نواتها ، فإن العلماء مهتمون دائمًا بهذا الرقم ، وكيف يختلف هذا الرقم بين العناصر المختلفة. يسمى عدد البروتونات في الذرة العدد الذري (Z). هذا الرقم مهم جدًا لأنه فريد من نوعه لذرات عنصر معين.
  • 4.6: البحث عن الأنماط: القانون الدوري والجدول الدوري
    تظهر خصائص عنصرية معينة في مسح للجدول الدوري ككل. يمكن تصنيف كل عنصر على أنه معدن أو غير معدني أو فلز (أو شبه فلز). المعدن هو مادة لامعة ، عادة (ولكن ليس دائمًا) فضية اللون ، وموصل ممتاز للكهرباء والحرارة. المعادن أيضًا قابلة للطرق (يمكن ضربها إلى صفائح رقيقة) وقابلة للدكت (يمكن سحبها إلى أسلاك رفيعة).
  • 4.7: الأيونات: خسارة واكتساب الإلكترونات
    قد تفقد الذرة إلكترونات التكافؤ تمامًا للحصول على غلاف سفلي يحتوي على ثماني بتات. تكتسب الذرات التي تفقد إلكتروناتها شحنة موجبة نتيجة لذلك لأنها تُترك بعدد أقل من الإلكترونات سالبة الشحنة لموازنة الشحنات الموجبة للبروتونات في النواة. تسمى الأيونات الموجبة الشحنة الكاتيونات. تصبح معظم المعادن كاتيونات عندما تصنع مركبات أيونية.
  • 4.8: النظائر: عندما يختلف عدد النيوترونات
    تحتوي جميع ذرات العنصر نفسه على نفس عدد البروتونات ، لكن بعضها قد يحتوي على أعداد مختلفة من النيوترونات. على سبيل المثال ، تحتوي كل ذرات الكربون على ستة بروتونات ، ومعظمها يحتوي على ستة نيوترونات أيضًا. لكن بعض ذرات الكربون تحتوي على سبعة أو ثمانية نيوترونات بدلاً من الستة المعتادة. تسمى ذرات نفس العنصر التي تختلف في أعدادها من النيوترونات بالنظائر. تحدث العديد من النظائر بشكل طبيعي.
  • 4.9: الكتلة الذرية: متوسط ​​كتلة ذرات العنصر
    نادرًا ما نتعامل في الكيمياء مع نظير واحد فقط لعنصر ما. نستخدم مزيجًا من نظائر عنصر ما في التفاعلات الكيميائية والجوانب الأخرى للكيمياء ، لأن جميع نظائر العنصر تتفاعل بنفس الطريقة. هذا يعني أننا نادرًا ما نحتاج إلى القلق بشأن كتلة نظير معين ، ولكن بدلاً من ذلك نحتاج إلى معرفة متوسط ​​كتلة ذرات العنصر.

الفرق بين العناصر والذرات

العناصر مقابل الذرات

علمتنا الكيمياء الكثير من الأشياء ، وعلمتنا أساسياتها عن الأشياء التي تتكون منها ، مع الكثير من المصطلحات التي يجب فهمها ، على سبيل المثال: الذرات والعناصر والمواد والجزيئات والمركبات وما إلى ذلك.

نعلم جميعًا أن المادة تتكون من عناصر وذرات ، لكن هل تعرف حقًا الفرق بين الاثنين؟

العناصر هي أبسط أشكال المواد ، وتعتبر أيضًا مواد نقية لا يمكن تقسيمها أو تقسيمها إلى مواد أبسط. ومع ذلك ، فإنها لا تزال تتكون من جسيمات أصغر & # 8216 "والتي يمكن أن تكون جزيئات أو أيونات أو ذرات. من الناحية العملية ، يتكون العنصر من نوع واحد من الذرة. إذا كان لديك الفولاذ كعنصر ، فهذا يعني أنه يجب أن يتكون فقط من ذرات فولاذية. لذلك ، في جوهرها ، الذرة هي أصغر كمية من العنصر.

عندما تتحد الذرات أو ترتبط ببعضها البعض عبر وسيلة كيميائية ، فإنها تشكل جزيئات. عندما تتحد الذرات فقط ، فإنها تشكل عناصر ، لذلك من الناحية الفنية ، يمكن أن تتكون العناصر من جزيئات.

يمكن اعتبار الذرة على أنها أصغر كمية من العنصر. إنها أبسط وحدة للمادة ، ولها نواة متراصة في مركزها. يحيط بالنواة سحابة من الإلكترونات ، وهي جزيئات سالبة الشحنة للذرة. في نواة الذرة ، يتلاقى مزيج من النيوترونات المحايدة كهربائيًا والبروتونات الموجبة الشحنة. ومع ذلك ، هناك استثناء. & # 8216 Hydrogen-1 & # 8217 عبارة عن نوكليد ثبت أنه مستقر ، حتى بدون نيوترون.

تطفو الإلكترونات حول النواة ، لكنها مرتبطة بقوة ، وعندما ترتبط هذه الذرات بذرات أخرى ، يتشكل الجزيء. تحتوي الذرات المحايدة كهربائيًا على أعداد متساوية من الإلكترونات والبروتونات. الذرة ذات الشحنة & # 8211 والتي تكون إما سالبة (بها إلكترون إضافي) أو موجبة (بها بروتون إضافي) & # 8211 تسمى أيون.

ظهر المصطلح & # 8216element & # 8217 فقط في الوقت الذي تم فيه تقديم الجدول الدوري للعناصر. إنه في الواقع جدول لأنواع مختلفة من الذرات بناءً على خصائصها ، مثل عدد الجسيمات دون الذرية والوزن الذري. ومع ذلك ، تم استخدام مصطلح عنصر للإشارة إلى مكون معين في الجدول الدوري.

1. العنصر هو مادة أولية لا يمكن تبسيطها أكثر ، وتتكون من جسيمات أصغر تسمى الذرات.

2. الذرة هي أصغر كمية من العنصر. وهو يتألف من جسيمات دون ذرية & # 8216 "نيوترونات وبروتونات وإلكترونات.

3. يتكون عنصر معين من نوع واحد فقط من الذرة.

4. تتحد الذرات لتشكل جزيئات عندما تكون كل الذرات المترابطة متشابهة ، فإنها تشكل عناصر.

5. بشكل أساسي ، ظهر مصطلح عنصر عندما تم تقديم الجدول الدوري لوصف أنواع الذرات.


درس العلوم: العناصر الأربعة في الحياة اليومية

العنصر الأول: الأرض

ال أرض مليء بمجموعة متنوعة من الصخور والمعادن التي توفر التربة لنمو النباتات ودعم الحياة. العنصران الأكثر شيوعًا في قشرة الأرض و 8217 هما الأكسجين (46٪) والسيليكون (28٪). لهذا السبب ، فإن أكثر المعادن وفرة في قشرة الأرض هي السيليكا (ثاني أكسيد السيليكون). تعتبر السيليكا ، المعروفة أكثر باسم الرمل ، مكونًا رئيسيًا للزجاج. كيف يصنع الزجاج من الرمل؟ ومن المثير للاهتمام ، أنه عندما يتم تسخين السيليكا ، فإنها تذوب وتتحول إلى زجاج ، وتتصلب عندما تبرد.

تم العثور على رواسب غنية من خامات المعادن في جميع أنحاء قشرة الأرض و # 8217. بينما يتم استخدام هذه المعادن في إنتاج الآلات والأدوات والمباني والأسلحة ، فإن هذه المعادن مباشرة من الأرض غير مجدية إلى حد كبير. تستخدم النار لتسخين المعادن وصقلها وتشكيلها بحيث يمكن صنع الآلات والمطارق والعوارض الداعمة منها.

من السهل التفكير في الأرض على أنها أوساخ صلبة من خلال وعبر ، ولكنها في الواقع تتكون من عدة طبقات. في حين أن العديد من هذه الطبقات صلبة ، فإن الطبقة التي تحيط باللب تسمى اللب الخارجي السائل. يكون الجو حارًا جدًا داخل الأرض لدرجة أن الصخور الموجودة في هذه الطبقة قد ذابت بالفعل. يكون اللب الداخلي الصلب ساخنًا تمامًا مثل الطبقة السائلة المحيطة به ، لكن الضغط على اللب الداخلي كبير جدًا لدرجة أن العلماء يعتقدون أنه & # 8220 مضغوط & # 8221 في مادة صلبة.

العنصر الثاني: الماء

للمياه العديد من الخصائص الفريدة. الصيغة الكيميائية ل ماء هو H20 ، مما يعني أنه مصنوع من ذرتين هيدروجين مرتبطتين بذرة أكسجين واحدة. كل ذرات الهيدروجين تلتصق بجانب واحد من ذرة الأكسجين ولها شحنة موجبة بينما ذرة الأكسجين لها شحنة سالبة. هذا يستقطب جزيء الماء ، مثل المغناطيس ، ويعطي جزيء الماء نهايات موجبة وسالبة.

نظرًا لأن الشحنات المعاكسة تجتذب ، تميل جزيئات الماء إلى & # 8220stick & # 8221 معًا. هذا يعطي توترًا على سطح الماء ويسمح للأشياء ، مثل مشابك الورق ، بالطفو عليه.

في حين أنه يمكن & # 8217t إذابة كل شيء ، يُعرف الماء باسم المذيب الشامل لأنه يمكنه إذابة مواد أكثر من أي سائل آخر. يمكنه إذابة الملح والسكر والأحماض والقلويات وبعض الغازات والمواد العضوية.

تأخذ المياه التي تمر عبر جسمك أو عبر الأرض معها مواد كيميائية ومعادن ومغذيات. تساعد قدرة المياه # 8217s على إذابة المواد في الحفاظ على صحة الكوكب. لأكثر من قرن ، أدى حرق الوقود الأحفوري إلى ضخ كميات كبيرة من ثاني أكسيد الكربون (CO2) في الغلاف الجوي. امتص الماء في المحيطات حوالي نصف هذا CO2 عن طريق إذابة الغاز من الهواء ومعالجته بواسطة النباتات البحرية.

يحتوي الماء على مؤشر حراري مرتفع ، مما يعني أنه يتطلب الكثير من الطاقة لتغيير درجة حرارته. هذا ضروري للحياة على كوكب الأرض. وفرة المياه على الأرض تبقي الكوكب في نطاق درجات حرارة قصير جدًا ولكنه مريح. يبلغ متوسط ​​درجة حرارة سطح الأرض 59 درجة فهرنهايت مع أعلى درجة حرارة مسجلة 135.9 درجة فهرنهايت وأدنى درجة حرارة مسجلة -128.6 درجة فهرنهايت.

للمقارنة ، يبدو من المنطقي أن يظل كوكب عطارد ، أقرب كوكب إلى الشمس ، دافئًا حقًا على جميع أسطح الكوكب ، بغض النظر عما إذا كان يواجه الشمس أم لا. ومع ذلك ، في حين أن السطح المواجه للشمس يصل إلى درجات حرارة دافئة جدًا (تصل إلى 800 درجة فهرنهايت) ، فإن السطح الذي يواجه بعيدًا عن الشمس ينخفض ​​إلى درجة حرارة -280 درجة فهرنهايت ، ونقص المياه في عطارد & # 8217s هو المسؤول عن هذا التغيير الحاد في درجة الحرارة لأن المادة الجافة التي يتكون منها سطحه لا يمكنها الاحتفاظ بالحرارة مثل الماء.

لتختبر بنفسك كيف تحافظ المياه على درجة الحرارة من التقلبات الشديدة ، انتبه إلى التغيير بين درجات الحرارة في النهار والليل في المرة التالية التي تزور فيها منطقة بحرية (بالقرب من المحيط) أو مناخ صحراوي. ربما ستلاحظ وجود تغير طفيف أو معدوم في درجة الحرارة بالقرب من المحيط ، بينما في الصحراء هناك تغير كبير في درجات الحرارة خلال النهار والليل.

يساعد مؤشر الحرارة العالي هذا أيضًا على إطفاء الماء عن طريق تبريد أسطح الوقود التي تحترق فيها النار ، وإزالة الحرارة اللازمة لحرق النار. كما يخمد الماء النار بمنعه من الحصول على الأكسجين الذي يحتاجه ليحرق.

العنصر الثالث: الهواء

هواء تم اعتباره عنصر & # 8220 نقي & # 8221 ، ولكن في الواقع ، يتكون الهواء الذي يحيط بنا من مجموعة متنوعة من الغازات: النيتروجين والأكسجين بشكل أساسي ، مع ما يقرب من 1 ٪ من الأرجون وحتى كميات أقل من ثاني أكسيد الكربون وعناصر أخرى مثل الكريبتون والهيليوم. ومع ذلك ، فإن تكوين الهواء مناسب تمامًا للحياة على الأرض.

نستخدم الكثير من الأكسجين الذي نحصل عليه من الهواء ، ثم نتنفس ثاني أكسيد الكربون & # 8211 الذي تحتاجه النباتات لتصنيع طعامها من خلال عملية التمثيل الضوئي. النباتات بدورها تطلق الأكسجين أثناء عملية التمثيل الضوئي.

على الرغم من أن الهواء غير مرئي (وننسى في معظم الأحيان أنه موجود هناك) ، إلا أنه يشغل مساحة ، وله حجم ، ويمارس ضغطًا. يمكن ملاحظة ذلك عندما تأخذ زجاجًا & # 8220 فارغًا & # 8221 ، وتقلبه رأسًا على عقب ، وحاول دفعه لأسفل إلى قاع حوض مليء بالماء.

(يمكنك أن ترى كيف يتمدد الهواء عند تسخينه ويتقلص عند تبريده باستخدام مشروع البيض في الزجاجة هذا.)

إذا كان الزجاج فارغًا حقًا ، فمن السهل أن يملأ الماء الجزء الداخلي من الزجاج. لكن الهواء هناك ، وكمية صغيرة فقط من الماء يمكن أن تدخل الزجاج. تم ضغط الهواء الموجود في الزجاج ، مما أعطى الماء بعض المساحة التي كانت مشغولة بالهواء في السابق.

إنه لأمر جيد أن يملأ الهواء الفراغ لأن الهواء المحيط بنا يضغط علينا طوال الوقت. سننهار تحت وطأة الهواء ، ماعدا الهواء داخلنا أيضًا ويمارس ضغطًا يوازن الضغط الذي يمارسه الهواء الخارجي.

العنصر الرابع: النار

كيف إطلاق النار الشغل؟ ترتبط ارتباطا وثيقا بالهواء. تحتاج النار من أجل الوجود إلى ثلاثة أشياء: الأكسجين والوقود والحرارة.

تختلف شدة الحريق لأنه يعتمد على الأكسجين والوقود والحرارة المتاحة له. عندما تكون كل هذه الأشياء الثلاثة في وضع خاضع للسيطرة ، مثل الشموع أو نار المخيم ، تعتبر الحرائق مفيدة. ولكن عندما لا يتم التحكم في واحد أو أكثر من هذه الأشياء ، كما هو الحال في حرائق الغابات أو المبنى المحترق ، يمكن أن تصبح الحرائق خطيرة للغاية بسهولة.

لإطفاء حريق ، يجب إزالة الأكسجين أو الوقود أو الحرارة. & # 8220 إطفاء & # 8221 النار عن طريق وضع بطانية أو الأوساخ عليها تعمل لأن النار تنطفئ بدون أكسجين. توفر الأرض وفرة من الوقود على شكل خشب وأنواع وقود أحفوري مثل الفحم. عندما يتم إزالة الوقود ، لم يتبق للنار ما يحترق ويتم إطفاءه. غالبًا ما يعمل الماء كمصدر تبريد فعال عن طريق إزالة الحرارة من النار. يظهر هذا عندما تدخل الحمم البركانية الساخنة من بركان ثائر إلى المحيط أو عند إلقاء دلو من الماء على نار المخيم.

تولد النار الضوء والحرارة والدخان من خلال تفاعل كيميائي سريع يسمى الاحتراق. ينتج الدخان عن الاحتراق غير الكامل للوقود. الجسيمات التي لم يتم حرقها تصبح معلقة في الهواء. غالبًا ما يكون الدخان خطيرًا لأنه يحتوي على غازات ضارة يمكن أن تسمم الشخص الذي يستنشق الكثير من الدخان.

قد تفاجأ بمعرفة أن أجسامنا تستخدم أيضًا & # 8220combustion & # 8221 لإنتاج الطاقة من الأكسجين والغذاء من خلال عمليات التمثيل الغذائي. نحتاج إلى إمدادات ثابتة من الأكسجين للحفاظ على أداء أجسامنا بشكل طبيعي إذا كان هناك القليل جدًا من الأكسجين في الهواء ، فنحن نخنق. في الوقت نفسه ، يمكننا أن نكون شاكرين لعدم وجود المزيد من الأكسجين في الهواء ، أو تسريع التفاعلات الكيميائية في أجسامنا ، مما يتسبب في حدوث & # 8220 تحطم وحرق & # 8221!

قد يؤدي وجود الكثير من الأكسجين في الهواء أيضًا إلى زيادة مخاطر اندلاع حرائق على الأرض. نظرًا لأن النيتروجين والأرجون ليسا متفاعلين للغاية ، فإن الهواء آمن جدًا بالنسبة لنا.


بيو 140 - علم الأحياء البشري 1 - كتاب مدرسي

/>
ما لم يُذكر خلاف ذلك ، تم ترخيص هذا العمل بموجب رخصة المشاع الإبداعي نَسب المُصنَّف - غير تجاري 4.0 دولي.

لطباعة هذه الصفحة:

انقر فوق رمز الطابعة في الجزء السفلي من الشاشة

هل النسخة المطبوعة الخاصة بك غير مكتملة؟

تأكد من أن النسخة المطبوعة تتضمن كل المحتوى من الصفحة. إذا لم يكن & # 39t ، فحاول فتح هذا الدليل في متصفح مختلف والطباعة من هناك (أحيانًا يعمل Internet Explorer بشكل أفضل ، وأحيانًا Chrome ، وأحيانًا Firefox ، وما إلى ذلك).

الفصل 1

العناصر والذرات: اللبنات الأساسية للمادة

بنهاية هذا القسم ، ستكون قادرًا على:

  • ناقش العلاقات بين المادة والكتلة والعناصر والمركبات والذرات والجسيمات دون الذرية
  • يميز بين العدد الذري والعدد الكتلي
  • حدد الفرق الرئيسي بين نظائر نفس العنصر
  • اشرح كيف تحتل الإلكترونات قذائف الإلكترون ومساهمتها في الاستقرار النسبي للذرة و rsquos

مقدمة

جوهر الكون و [مدش] من حبة رمل إلى نجم و [مدشيس] يسمى المادة. يعرف العلماء المادة على أنها أي شيء يشغل الفضاء وله كتلة. يعتبر كل من كائن وكتلة rsquos ووزنه مفاهيم مترابطة ، لكنهما ليسا متماثلين تمامًا. كتلة الجسم و rsquos هي كمية المادة الموجودة في الجسم ، وتكون كتلة الجسم و rsquos هي نفسها سواء كان ذلك الجسم على الأرض أو في بيئة انعدام الجاذبية في الفضاء الخارجي. من ناحية أخرى ، فإن وزن الجسم و rsquos هو كتلته التي تتأثر بجاذبية الجاذبية. عندما تسحب الجاذبية جسمًا بقوة وكتلة rsquos يكون وزنه أكبر مما هو عليه حيث تكون الجاذبية أقل قوة. جسم كتلة معينة يزن على القمر أقل من وزنه على الأرض ، على سبيل المثال ، لأن جاذبية القمر أقل من جاذبية الأرض. بمعنى آخر ، الوزن متغير ويتأثر بالجاذبية. تزن قطعة الجبن التي تزن رطلًا واحدًا على الأرض بضعة أونصات فقط على سطح القمر.

العناصر والمركبات

تتكون كل المواد في العالم الطبيعي من واحد أو أكثر من 92 مادة أساسية تسمى العناصر. العنصر هو مادة نقية تتميز عن كل المواد الأخرى بحقيقة أنه لا يمكن تكوينها أو تفكيكها بوسائل كيميائية عادية. بينما يمكن لجسمك تجميع العديد من المركبات الكيميائية اللازمة للحياة من العناصر المكونة لها ، إلا أنه لا يمكنه تكوين عناصر. يجب أن يأتوا من البيئة. مثال مألوف للعنصر الذي يجب أن تأخذه هو الكالسيوم (Ca ++). الكالسيوم ضروري لجسم الإنسان حيث يتم امتصاصه واستخدامه في عدد من العمليات ، بما في ذلك تقوية العظام. عندما تستهلك منتجات الألبان ، فإن جهازك الهضمي يقسم الطعام إلى مكونات صغيرة بما يكفي للعبور إلى مجرى الدم. من بين هذه العناصر الكالسيوم ، الذي ، لأنه عنصر ، لا يمكن تكسيره أكثر. لذلك ، فإن عنصر الكالسيوم في الجبن هو نفس الكالسيوم الذي يشكل عظامك. بعض العناصر الأخرى التي قد تكون على دراية بها هي الأكسجين والصوديوم والحديد. تظهر العناصر الموجودة في جسم الإنسان في الشكل 1 ، بدءًا من الأكثر وفرة: الأكسجين (O) والكربون (C) والهيدروجين (H) والنيتروجين (N). يمكن استبدال كل عنصر & اسم rsquos برمز مكون من حرف واحد أو حرفين وستتعرف على بعض هذه العناصر خلال هذه الدورة التدريبية. جميع العناصر الموجودة في جسمك مستمدة من الأطعمة التي تتناولها والهواء الذي تتنفسه.

الشكل 1: تظهر العناصر الرئيسية التي يتكون منها جسم الإنسان من الأكثر وفرة إلى الأقل وفرة.

في الطبيعة ، نادرًا ما تحدث العناصر بمفردها. بدلا من ذلك ، فإنها تتحد لتشكل مركبات. المركب عبارة عن مادة تتكون من عنصرين أو أكثر مرتبطة بروابط كيميائية. على سبيل المثال ، يعتبر مركب الجلوكوز وقودًا مهمًا للجسم. يتكون دائمًا من نفس العناصر الثلاثة: الكربون والهيدروجين والأكسجين. علاوة على ذلك ، فإن العناصر التي يتكون منها أي مركب تحدث دائمًا بنفس الكميات النسبية.في الجلوكوز ، يوجد دائمًا ست وحدات كربون وست وحدات أكسجين لكل اثني عشر وحدة هيدروجين. ولكن ما هي بالضبط هذه & ldquounits & rdquo العناصر؟

الذرات والجسيمات دون الذرية

الذرة هي أصغر كمية من العنصر الذي يحتفظ بالخصائص الفريدة لهذا العنصر. بمعنى آخر ، ذرة الهيدروجين هي وحدة من الهيدروجين و [مدش] أصغر كمية يمكن أن توجد من الهيدروجين. كما قد تتخيل ، فإن الذرات تكاد تكون صغيرة بشكل لا يمكن فهمه. يبلغ عرض الفترة في نهاية هذه الجملة ملايين الذرات.

التركيب الذري والطاقة

تتكون الذرات من جسيمات دون ذرية أصغر ، ثلاثة أنواع منها مهمة: البروتون ، والنيوترون ، والإلكترون. يعطي عدد البروتونات موجبة الشحنة والنيوترونات غير المشحونة (& ldquoneutral & rdquo) كتلة للذرة ، ويحدد عدد كل منها في نواة الذرة العنصر. عدد الإلكترونات سالبة الشحنة التي & ldquospin & rdquo حول النواة بسرعة قريبة من سرعة الضوء يساوي عدد البروتونات. تبلغ كتلة الإلكترون حوالي 1/2000 من كتلة البروتون أو النيوترون.

يوضح الشكل 2 نموذجين يمكن أن يساعدك في تخيل بنية الذرة و mdashin في هذه الحالة ، الهيليوم (He). في النموذج الكوكبي ، يظهر إلكترونان هيليوم ورسكووس يدوران حول النواة في مدار ثابت يصور على أنه حلقة. على الرغم من أن هذا النموذج مفيد في تصور التركيب الذري ، في الواقع ، لا تنتقل الإلكترونات في مدارات ثابتة ، ولكنها تدور حول النواة بشكل متقطع في ما يسمى سحابة الإلكترون.

الشكل 2: (أ) في نموذج الكواكب ، تظهر إلكترونات الهيليوم في مدارات ثابتة ، تصور على شكل حلقات ، على مسافة دقيقة من النواة ، إلى حد ما مثل الكواكب التي تدور حول الشمس. (ب) في نموذج السحابة الإلكترونية ، تظهر إلكترونات الكربون في مجموعة متنوعة من المواقع التي سيكون لها على مسافات مختلفة من النواة بمرور الوقت.

تحمل البروتونات والإلكترونات والذرة شحنة كهربائية. يُشار إلى البروتونات بشحنتها الموجبة بـ p +. يتم تعيين الإلكترونات ، التي لها شحنة سالبة ، e & ndash. لا تحتوي نيوترونات الذرة و rsquos على شحنة: فهي محايدة كهربائيًا. مثلما يلتصق المغناطيس بالثلاجة الفولاذية لأن الشحنات المعاكسة تجتذب ، تجذب البروتونات موجبة الشحنة الإلكترونات سالبة الشحنة. هذا الجذب المتبادل يعطي الذرة بعض الاستقرار الهيكلي. يساعد جاذبية النواة الموجبة الشحنة على منع الإلكترونات من الشرود بعيدًا. عدد البروتونات والإلكترونات داخل ذرة محايدة متساوية ، وبالتالي ، فإن الشحنة الكلية للذرة و rsquos متوازنة.

العدد الذري والعدد الكتلي

ذرة الكربون فريدة من نوعها بالنسبة للكربون ، لكن بروتون الكربون ليس كذلك. بروتون واحد هو نفسه بروتون آخر ، سواء كان موجودًا في ذرة من الكربون أو الصوديوم (Na) أو الحديد (Fe). وينطبق الشيء نفسه على النيوترونات والإلكترونات. إذن ، ما الذي يعطي عنصرًا خواصه المميزة وما الذي يجعل الكربون مختلفًا تمامًا عن الصوديوم أو الحديد؟ الجواب هو الكمية الفريدة من البروتونات التي يحتوي كل منها. الكربون بالتعريف هو عنصر تحتوي ذراته على ستة بروتونات. لا يوجد عنصر آخر يحتوي على ستة بروتونات بالضبط في ذراته. وعلاوة على ذلك، الكل تحتوي ذرات الكربون ، سواء وجدت في الكبد أو في قطعة من الفحم ، على ستة بروتونات. وهكذا ، فإن العدد الذري ، وهو عدد البروتونات في نواة الذرة ، يحدد العنصر. نظرًا لأن الذرة تحتوي عادةً على نفس عدد الإلكترونات مثل البروتونات ، فإن العدد الذري يحدد العدد المعتاد للإلكترونات أيضًا.

في الشكل الأكثر شيوعًا ، تحتوي العديد من العناصر أيضًا على نفس عدد النيوترونات مثل البروتونات. الشكل الأكثر شيوعًا للكربون ، على سبيل المثال ، يحتوي على ستة نيوترونات بالإضافة إلى ستة بروتونات ، ليصبح المجموع 12 جسيمًا دون ذري في نواته. الرقم الكتلي للعنصر هو مجموع عدد البروتونات والنيوترونات في نواتها. لذا فإن الشكل الأكثر شيوعًا لعدد كتلة الكربون و rsquos هو 12. (تمتلك الإلكترونات كتلة قليلة جدًا لدرجة أنها لا تساهم بشكل ملحوظ في كتلة الذرة.) الكربون عنصر خفيف نسبيًا. في المقابل ، يحتوي اليورانيوم (U) على عدد كتلي يبلغ 238 ويشار إليه على أنه معدن ثقيل. العدد الذري هو 92 (يحتوي على 92 بروتونًا) ولكنه يحتوي على 146 نيوترونًا ، فهو يحتوي على أكبر كتلة من جميع العناصر الطبيعية.

الجدول الدوري للعناصر ، الموضح في الشكل 3 ، هو مخطط يحدد 92 عنصرًا موجودة في الطبيعة ، بالإضافة إلى العديد من العناصر الأكبر وغير المستقرة التي تم اكتشافها تجريبياً. العناصر مرتبة حسب عددها الذري ، مع وجود الهيدروجين والهيليوم في أعلى الجدول ، والعناصر الأكثر ضخامة أدناه. يعد الجدول الدوري أداة مفيدة لأنه لكل عنصر ، فهو يحدد الرمز الكيميائي والعدد الذري ورقم الكتلة ، بينما ينظم العناصر وفقًا لميلها للتفاعل مع العناصر الأخرى. عدد البروتونات والإلكترونات في عنصر ما متساوي. قد يكون عدد البروتونات والنيوترونات متساويًا بالنسبة لبعض العناصر ، ولكن ليس متساويًا للجميع.

الشكل 3: (الائتمان: R.A. Dragoset، A. Musgrove، CW Clark، W.C Martin)

النظائر

على الرغم من أن كل عنصر يحتوي على عدد فريد من البروتونات ، إلا أنه يمكن أن يوجد كنظائر مختلفة. النظير هو أحد الأشكال المختلفة للعنصر ، ويتميز عن الآخر بأعداد مختلفة من النيوترونات. النظير القياسي للكربون هو 12 درجة مئوية ، ويسمى عادة الكربون اثني عشر. يحتوي 12 C على ستة بروتونات وستة نيوترونات لعدد كتلي 12. جميع نظائر الكربون لها نفس عدد البروتونات ، لذلك ، 13 درجة مئوية بها سبعة نيوترونات ، و 14 درجة مئوية بها ثمانية نيوترونات. يمكن أيضًا الإشارة إلى النظائر المختلفة لعنصر ما برقم الكتلة الموصولة (على سبيل المثال ، C-12 بدلاً من 12 C). يحتوي الهيدروجين على ثلاثة نظائر شائعة ، كما هو موضح في الشكل 4.

نظائر الهيدروجين

الشكل 4: يحتوي البروتيوم ، المعين 1 H ، على بروتون واحد ولا نيوترونات. إنه إلى حد بعيد أكثر نظائر الهيدروجين وفرة في الطبيعة. يحتوي الديوتيريوم ، المعين 2 H ، على بروتون واحد ونيوترون واحد. يحتوي التريتيوم ، المعين 3 H ، على نيوترونين

يشار إلى النظير الذي يحتوي على أكثر من العدد المعتاد من النيوترونات بالنظير الثقيل. مثال على ذلك هو 14 ج. تميل النظائر الثقيلة إلى أن تكون غير مستقرة ، والنظائر غير المستقرة مشعة. النظير المشع هو نظير تتحلل نواته بسهولة ، مما ينتج عنه جسيمات دون ذرية وطاقة كهرومغناطيسية. تختلف النظائر المشعة المختلفة (وتسمى أيضًا النظائر المشعة) في نصف عمرها ، والوقت الذي يستغرقه تحلل نصف أي حجم من النظائر. على سبيل المثال ، عمر النصف للنظائر المشعة للتريتيوم و mdasha للهيدروجين و mdashis حوالي 12 عامًا ، مما يشير إلى أن نصف نوى التريتيوم في العينة يستغرق 12 عامًا حتى تتحلل. يمكن أن يؤدي التعرض المفرط للنظائر المشعة إلى إتلاف الخلايا البشرية وحتى التسبب في الإصابة بالسرطان والعيوب الخلقية ، ولكن عند التحكم في التعرض ، يمكن أن تكون بعض النظائر المشعة مفيدة في الطب. لمزيد من المعلومات ، راجع الروابط المهنية.

الاتصال الوظيفي

أخصائي الأشعة التداخلية

إن الاستخدام الخاضع للرقابة للنظائر المشعة له تشخيص طبي متقدم وعلاج للأمراض. أطباء الأشعة التداخلية هم أطباء يعالجون المرض باستخدام تقنيات طفيفة التوغل تتضمن الإشعاع. يمكن الآن علاج العديد من الحالات التي كان من الممكن علاجها مرة واحدة فقط من خلال عملية طويلة وصادمة بدون جراحة ، مما يقلل التكلفة والألم ومدة الإقامة في المستشفى ووقت الشفاء للمرضى. على سبيل المثال ، في الماضي ، كانت الخيارات الوحيدة للمريض المصاب بورم واحد أو أكثر في الكبد هي الجراحة والعلاج الكيميائي (إعطاء الأدوية لعلاج السرطان). ومع ذلك ، يصعب الوصول إلى بعض أورام الكبد جراحيًا ، وقد يتطلب البعض الآخر من الجراح إزالة جزء كبير من الكبد. علاوة على ذلك ، فإن العلاج الكيميائي شديد السمية للكبد ، وبعض الأورام لا تستجيب له بشكل جيد على أي حال. في بعض هذه الحالات ، يمكن لأخصائي الأشعة التداخلية علاج الأورام عن طريق تعطيل إمداد الدم لديهم ، وهو ما يحتاجون إليه إذا أرادوا الاستمرار في النمو. في هذا الإجراء ، الذي يسمى الانصمام الإشعاعي ، يقوم أخصائي الأشعة بالوصول إلى الكبد بإبرة دقيقة ، يتم تمريرها من خلال أحد الأوعية الدموية للمريض و rsquos. يقوم أخصائي الأشعة بعد ذلك بإدخال حبيبات مشعة دقيقة و rdquo في الأوعية الدموية التي تغذي الأورام. في الأيام والأسابيع التالية للعملية ، يدمر الإشعاع المنبعث من البذور الأوعية الدموية ويقتل الخلايا السرطانية في المنطقة المجاورة للعلاج مباشرة.

تنبعث النظائر المشعة جسيمات دون ذرية يمكن اكتشافها وتتبعها بواسطة تقنيات التصوير. أحد الاستخدامات الأكثر تقدمًا للنظائر المشعة في الطب هو ماسح التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني (PET) ، والذي يكتشف النشاط في الجسم لحقن صغير جدًا من الجلوكوز المشع ، وهو السكر البسيط الذي تستخدمه الخلايا للطاقة. تكشف كاميرا PET للفريق الطبي عن أي من أنسجة المريض و rsquos تستهلك معظم الجلوكوز. وهكذا ، تظهر الأنسجة الأكثر نشاطًا في التمثيل الغذائي كبقع مشرقة و ldquohot و rdquo على الصور (الشكل 5). يمكن أن يكشف PET عن بعض الكتل السرطانية لأن الخلايا السرطانية تستهلك الجلوكوز بمعدل مرتفع لتغذية تكاثرها السريع.

الشكل 5: يُبرز التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني مناطق في الجسم حيث يوجد استخدام مرتفع نسبيًا للجلوكوز ، وهو ما يميز الأنسجة السرطانية. يُظهر فحص التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني مواقع انتشار ورم أولي كبير إلى مواقع أخرى.

سلوك الإلكترونات

في جسم الإنسان ، لا توجد الذرات ككيانات مستقلة. وبدلاً من ذلك ، فإنها تتفاعل باستمرار مع الذرات الأخرى لتكوين وتحطيم مواد أكثر تعقيدًا. لفهم علم التشريح وعلم وظائف الأعضاء تمامًا ، يجب أن تفهم كيفية مشاركة الذرات في مثل هذه التفاعلات. المفتاح هو فهم سلوك الإلكترونات.

على الرغم من أن الإلكترونات لا تتبع مدارات صلبة على مسافة محددة من نواة الذرة و rsquos ، فإنها تميل إلى البقاء داخل مناطق معينة من الفضاء تسمى أصداف الإلكترون. غلاف الإلكترون هو طبقة من الإلكترونات تحيط بالنواة عند مستوى طاقة مميز.

تحتوي ذرات العناصر الموجودة في جسم الإنسان من قشرة إلكترون واحدة إلى خمس قذائف ، وتحتوي جميع قذائف الإلكترون على ثمانية إلكترونات باستثناء الغلاف الأول ، والذي يمكن أن يحتوي على اثنين فقط. هذا التكوين لقذائف الإلكترون هو نفسه لجميع الذرات. يعتمد العدد الدقيق للقذائف على عدد الإلكترونات في الذرة. يحتوي الهيدروجين والهيليوم على إلكترون واحد واثنين فقط على التوالي. إذا ألقيت نظرة على الجدول الدوري للعناصر ، ستلاحظ أن الهيدروجين والهيليوم يوضعان بمفردهما على جانبي الصف العلوي وهما العنصران الوحيدان اللذان يحتويان على غلاف إلكترون واحد فقط (الشكل 6). الغلاف الثاني ضروري لعقد الإلكترونات في جميع العناصر الأكبر من الهيدروجين والهيليوم.

يحتوي الليثيوم (Li) ، رقمه الذري 3 ، على ثلاثة إلكترونات. اثنان من هؤلاء يملأون غلاف الإلكترون الأول ، والثالث ينسكب في الغلاف الثاني. يمكن أن تستوعب غلاف الإلكترون الثاني ما يصل إلى ثمانية إلكترونات. يملأ الكربون ، بإلكتروناته الستة ، غلافه الأول بالكامل ، ويملأ نصفه الثاني. بعشرة إلكترونات ، يملأ النيون (Ne) غلافي الإلكترون بالكامل. مرة أخرى ، تكشف نظرة على الجدول الدوري أن جميع العناصر الموجودة في الصف الثاني ، من الليثيوم إلى النيون ، لها غلافان إلكترونيان فقط. تتطلب الذرات التي تحتوي على أكثر من عشرة إلكترونات أكثر من غلافين. تحتل هذه العناصر الصفوف الثالثة واللاحقة من الجدول الدوري.

قذائف الإلكترون

الشكل 6: تدور الإلكترونات حول النواة الذرية عند مستويات مختلفة من الطاقة تسمى أصداف الإلكترون. (أ) بإلكترون واحد ، يملأ الهيدروجين نصف غلافه الإلكتروني فقط. يحتوي الهيليوم أيضًا على غلاف واحد ، لكن إلكترونيه يملأه تمامًا. (ب) تملأ إلكترونات الكربون غلافها الإلكتروني الأول بالكامل ، ولكن نصفها فقط تملأ ثانيها. (ج) يحتوي النيون ، وهو عنصر لا يوجد في الجسم ، على 10 إلكترونات ، تملأ كل من غلافي الإلكترون

العامل الذي يتحكم بشدة في ميل الذرة للمشاركة في التفاعلات الكيميائية هو عدد الإلكترونات في غلاف التكافؤ. غلاف التكافؤ هو غلاف إلكتروني خارجي للذرة و rsquos. إذا كانت قشرة التكافؤ ممتلئة ، فإن الذرة تكون مستقرة مما يعني أنه من غير المحتمل أن يتم سحب إلكتروناتها بعيدًا عن النواة بواسطة الشحنات الكهربائية للذرات الأخرى. إذا لم تكن قشرة التكافؤ ممتلئة ، فإن الذرة تكون تفاعلية بمعنى أنها ستميل إلى التفاعل مع الذرات الأخرى بطرق تجعل غلاف التكافؤ ممتلئًا. خذ بعين الاعتبار الهيدروجين ، بإلكترون واحد فقط يملأ نصف غلاف التكافؤ. من المحتمل أن يتم سحب هذا الإلكترون الفردي في علاقات مع ذرات العناصر الأخرى ، بحيث يمكن تثبيت غلاف التكافؤ الأحادي الهيدروجين و rsquos.

تكون جميع الذرات (باستثناء الهيدروجين والهيليوم مع غلافهما الإلكتروني الفردي) أكثر استقرارًا عندما يكون هناك ثمانية إلكترونات بالضبط في غلاف التكافؤ. يشار إلى هذا المبدأ بقاعدة الثمانيات ، وينص على أن الذرة ستتخلى عن الإلكترونات أو تكسبها أو تشاركها مع ذرة أخرى بحيث ينتهي بها الأمر بثمانية إلكترونات في غلاف التكافؤ الخاص بها. على سبيل المثال ، من المرجح أن يتفاعل الأكسجين ، الذي يحتوي على ستة إلكترونات في غلاف التكافؤ ، مع ذرات أخرى بطريقة تؤدي إلى إضافة إلكترونين إلى غلاف التكافؤ الأكسجين و rsquos ، وبذلك يصل العدد إلى ثمانية. عندما تشترك ذرتان من الهيدروجين في الإلكترون الفردي مع الأكسجين ، تتشكل الروابط التساهمية ، مما ينتج عنه جزيء من الماء ، H2س.

في الطبيعة ، تميل ذرات عنصر واحد إلى الانضمام إلى ذرات العناصر الأخرى بطرق مميزة. على سبيل المثال ، عادةً ما يملأ الكربون غلاف التكافؤ الخاص به عن طريق الارتباط بأربع ذرات من الهيدروجين. عند القيام بذلك ، يشكل العنصران أبسط الجزيئات العضوية ، الميثان ، والذي يعد أيضًا أحد أكثر المركبات المحتوية على الكربون وفرة وثباتًا على الأرض. كما هو مذكور أعلاه ، مثال آخر هو أن أكسجين الماء يحتاج إلى إلكترونين لملء غلاف التكافؤ. يتفاعل عادة مع ذرتين من الهيدروجين ، مكونًا H2O. بالمناسبة ، يعكس الاسم & ldquohydrogen & rdquo مساهمته في الماء (hydro- = & ldquowater & rdquo -gen = & ldquomaker & rdquo). وهكذا ، الهيدروجين هو صانع ldquowater. & rdquo

مراجعة الفصل

يتكون جسم الإنسان من عناصر أكثرها وفرة هي الأكسجين (O) والكربون (C) والهيدروجين (H) والنيتروجين (N). تحصل على هذه العناصر من الأطعمة التي تتناولها ومن الهواء الذي تتنفسه. أصغر وحدة في العنصر تحتفظ بجميع خصائص هذا العنصر هي الذرة. لكن الذرات نفسها تحتوي على العديد من الجسيمات دون الذرية ، وأهمها ثلاث جسيمات هي البروتونات والنيوترونات والإلكترونات. هذه الجسيمات لا تختلف في الجودة من عنصر إلى آخر ، بل ما يعطي العنصر تعريفه المميز هو كمية البروتونات التي يطلق عليها الرقم الذري. تساهم البروتونات والنيوترونات تقريبًا في كل كتلة ذرة ورسكووس ، وعدد البروتونات والنيوترونات هو رقم كتلة عنصر و rsquos. يمكن أن تظهر الإصدارات الأثقل والأخف من نفس العنصر في الطبيعة لأن هذه الإصدارات تحتوي على أعداد مختلفة من النيوترونات. تسمى الإصدارات المختلفة من عنصر النظائر.

إن ميل الذرة إلى الاستقرار أو التفاعل بسهولة مع الذرات الأخرى يرجع إلى حد كبير إلى سلوك الإلكترونات داخل غلاف الإلكترون الخارجي للذرة و rsquos ، والذي يُطلق عليه غلاف التكافؤ. من غير المرجح أن يشارك الهيليوم ، وكذلك الذرات الأكبر التي تحتوي على ثمانية إلكترونات في غلاف التكافؤ ، في التفاعلات الكيميائية لأنها مستقرة. تميل جميع الذرات الأخرى إلى قبول الإلكترونات أو التبرع بها أو مشاركتها في عملية تجعل الإلكترونات الموجودة في غلاف التكافؤ الخاص بها ثمانية (أو في حالة الهيدروجين ، إلى اثنين).


الجزيئات والتسميات الكيميائية

أهداف التعلم

  1. حدد مركب.
  2. قم بتسمية الجزيئات البسيطة بناءً على صيغها.
  3. حدد صيغة للجزيء بناءً على اسمه.

هناك العديد من المواد الموجودة على شكل ذرتين أو أكثر متصلة ببعضها البعض بقوة بحيث تتصرف كجسيم واحد. تسمى هذه التركيبات المتعددة الجزيئات. الجزيء هو أصغر جزء من مادة له الخصائص الفيزيائية والكيميائية لتلك المادة. في بعض النواحي ، يشبه الجزيء الذرة. ومع ذلك ، يتكون الجزيء من أكثر من ذرة واحدة.

توجد بعض العناصر بشكل طبيعي كجزيئات. على سبيل المثال ، يوجد الهيدروجين والأكسجين كجزيئات من ذرتين. توجد عناصر أخرى أيضًا بشكل طبيعي كجزيئات ثنائية الذرة (انظر الجدول 4.3 & quot العناصر الموجودة كجزيئات ثنائية الذرة & quot). كما هو الحال مع أي جزيء ، يتم تمييز هذه العناصر بصيغة جزيئية ، وهي قائمة رسمية لما وعدد الذرات الموجودة في الجزيء. (في بعض الأحيان فقط الكلمة معادلة يستخدم ، ويتم استنتاج معناه من السياق.) على سبيل المثال ، الصيغة الجزيئية للهيدروجين العنصري هي H2، مع كون H رمزًا للهيدروجين بينما يشير الرمز 2 إلى وجود ذرتين من هذا العنصر في الجزيء. العناصر ثنائية الذرة الأخرى لها صيغ مماثلة: O2، ن2، وهكذا دواليك. توجد عناصر أخرى كجزيئات و [مدش] على سبيل المثال ، يوجد الكبريت عادة كجزيء ثماني ذرات ، S.8، بينما يوجد الفوسفور كجزيء من أربع ذرات ، P4 (انظر الشكل 4.3 & quotMolecular Art of S & quot). خلاف ذلك ، سنفترض أن العناصر موجودة كذرات فردية ، وليس جزيئات. من المفترض أنه لا توجد سوى ذرة واحدة في الصيغة إذا لم يكن هناك خط منخفض رقمي على الجانب الأيمن من عنصر & رمز rsquos.

الجدول 4.3 العناصر الموجودة كجزيئات ثنائية الذرة

هيدروجين
الأكسجين
نتروجين
الفلور
الكلور
البروم
اليود

الشكل 4.3 الفن الجزيئي لـ S.8 و ص4 جزيئات

إذا كانت كل كرة خضراء تمثل ذرة كبريت ، فإن الرسم البياني على اليسار يمثل حرف S.8 مركب. يُظهر الجزيء الموجود على اليمين وجود شكل واحد من عناصر الفوسفور ، كجزيء من أربع ذرات.

يوضح الشكل 4.3 & quot الفن الجزيئي لـ S & quot مثالين لكيفية تمثيل الجزيئات في هذا النص. يتم تمثيل الذرة بواسطة كرة صغيرة أو كرة صغيرة ، والتي تشير بشكل عام إلى مكان النواة في الجزيء. يمثل الخط الأسطواني الذي يربط الكرات العلاقة بين الذرات التي تجعل هذه المجموعة من الذرات جزيءًا. يسمى هذا الارتباط الرابطة الكيميائية. في الفصل الثامن & quot؛ الروابط الكيميائية & quot ، سوف نستكشف أصل الروابط الكيميائية. سترى أمثلة أخرى لتمثيل الجزيئات في هذا الكتاب & ldquoball و cylinder & rdquo.

توجد العديد من المركبات كجزيئات. على وجه الخصوص ، عندما تتصل اللافلزات مع اللافلزات الأخرى ، يوجد المركب عادة كجزيئات. (المركبات بين المعدن واللافلزات مختلفة وسيتم أخذها في الاعتبار في القسم المعنون & quotIons & quot؛ لها خصائص كيميائية وفيزيائية مختلفة. كيف نفرق بينهما؟

الجواب هو نظام محدد للغاية لتسمية المركبات ، يسمى التسمية الكيميائية. باتباع قواعد التسمية ، كل مركب له اسم فريد خاص به ، وكل اسم يشير إلى مركب واحد فقط. هنا ، سنبدأ بجزيئات بسيطة نسبيًا تحتوي على عنصرين فقط ، ما يسمى مركبات ثنائية:

    حدد العناصر في الجزيء من صيغته. هذا هو السبب في أنك بحاجة إلى معرفة أسماء ورموز العناصر في الجدول 3.2 & quotNames and Symbols of Common Elements & quot.

ابدأ الاسم باسم العنصر الخاص بالعنصر الأول. إذا كان هناك أكثر من ذرة واحدة من هذا العنصر في الصيغة الجزيئية ، فاستخدم بادئة عددية للإشارة إلى عدد الذرات ، كما هو موضح في الجدول 4.4 & quot ؛ البادئات العددية المستخدمة في تسمية المركبات الجزيئية & quot. لا تستخدم البادئة كثرة الوحيدات- إذا كان هناك ذرة واحدة فقط من العنصر الأول.

الجدول 4.4 البادئات العددية المستخدمة في تسمية المركبات الجزيئية

عدد ذرات العنصر اختصار
1 كثرة الوحيدات-
2 د-
3 ثلاثي
4 رباعي-
5 بنتا-
6 سداسي
7 هيبتا
8 ثماني-
9 نونا
10 عشاري

قم بتسمية العنصر الثاني باستخدام ثلاث قطع:

  1. بادئة عددية تشير إلى عدد ذرات العنصر الثاني ، زائد
  2. جذع اسم العنصر (على سبيل المثال ، ثور للأكسجين ، الكلور للكلور ، وما إلى ذلك) ، زائد
  3. اللاحقة جانب.

4. اجمع الكلمتين مع ترك مسافة بينهما.

دعونا نرى كيف تعمل هذه الخطوات لجزيء صيغته الجزيئية SO2، الذي يحتوي على ذرة كبريت واحدة وذرتي أكسجين و mdashthis تكمل الخطوة 1. وفقًا للخطوة 2 ، نبدأ باسم العنصر الأول و mdashsulfur. تذكر أننا لا نستخدم ملف كثرة الوحيدات- البادئة للعنصر الأول. الآن بالنسبة للخطوة 3 ، نقوم بدمج البادئة العددية د- (انظر الجدول 3.4 & quot ؛ البادئات العددية المستخدمة في تسمية المركبات الجزيئية & quot) باستخدام الجذع ثور- واللاحقة جانب، ليصنع ثاني أكسيد. بجمع هاتين الكلمتين معًا ، لدينا اسم فريد لهذا المركب وثاني أكسيد الكبريت.

لماذا كل هذه المشاكل؟ هناك مركب شائع آخر يتكون من الكبريت والأكسجين صيغته الجزيئية SO3، لذلك يجب تمييز المركبات. وبالتالي3 يحتوي على ثلاث ذرات أكسجين ، لذلك فهو مركب مختلف له خواص كيميائية وفيزيائية مختلفة. تم تصميم نظام التسمية الكيميائية ل إعطاء هذا المركب اسم فريد خاص به. اسمه ، إذا مررت بجميع الخطوات ، هو ثالث أكسيد الكبريت. المركبات المختلفة لها أسماء مختلفة.

في بعض الحالات ، عندما تنتهي البادئة بـ أ أو ا ويبدأ اسم العنصر بـ ا نسقط ال أ أو ا على البادئة. لذلك نحن نرى أول أكسيد أو خامس أكسيد عوضا عن أحادي أكسيد أو خماسي أكسيد في أسماء الجزيئات.

أحد الأشياء الرائعة في هذا النظام هو أنه يعمل في كلا الاتجاهين. من اسم المركب ، يجب أن تكون قادرًا على تحديد صيغته الجزيئية. ما عليك سوى سرد رموز العناصر ، مع رمز منخفض رقمي إذا كان هناك أكثر من ذرة واحدة من هذا العنصر ، بترتيب الاسم (لا نستخدم الرمز 1 إذا كان هناك ذرة واحدة فقط من العنصر الحالي 1 ضمنيًا). من الاسم ثلاثي كلوريد النيتروجين، يجب أن تكون قادرًا على الحصول على NCl3 كصيغة لهذا الجزيء. من الاسم خامس أكسيد الفوسفور، يجب أن تكون قادرًا على الحصول على الصيغة P2ا5 (لاحظ البادئة العددية للعنصر الأول ، مما يشير إلى وجود أكثر من ذرة من الفوسفور في الصيغة).

مثال 3

  1. يسمى الجزيء الذي يحتوي على ذرة فوسفور واحدة وثلاث ذرات فلور الفوسفور ثلاثي فلوريد.
  2. يُطلق على المركب الذي يحتوي على ذرة كربون واحدة وذرة أكسجين اسم أول أكسيد الكربون ، وليس أحادي أكسيد الكربون.
  3. هناك ذرتان من كل عنصر ، السيلينيوم والبروم. وفقًا للقواعد ، الاسم الصحيح هنا هو ديبروميد ديسيلينيوم.

اختبر نفسك

مثال 4

اكتب صيغة كل جزيء.

  1. الاسم رابع كلوريد الكربون تشير إلى ذرة كربون واحدة وأربع ذرات كلور ، لذا فإن الصيغة هي CCl4.
  2. الاسم ثاني أكسيد السيليكون تشير إلى ذرة سيليكون واحدة وذرتين من الأكسجين ، وبالتالي فإن الصيغة هي SiO2.
  3. لدينا اسم يحتوي على بادئات عددية في كلا العنصرين. ثلاثي يعني ثلاثة ، و رباعي- يعني أربعة ، إذن صيغة هذا المركب هي Si3ن4.

اختبر نفسك

اكتب صيغة كل جزيء.

بعض الجزيئات البسيطة لها أسماء شائعة نستخدمها كجزء من النظام الرسمي للتسمية الكيميائية. على سبيل المثال ، H2تم إعطاء O الاسم ماء، ليس أول أكسيد هيدروجين. نيو هامبشاير3 يسمى الأمونيا، بينما CH4 يسمى الميثان. سنرى من حين لآخر جزيئات أخرى لها أسماء مشتركة ، سنقوم بتوجيهها عند حدوثها.

الماخذ الرئيسية

  • الجزيئات هي مجموعات من الذرات تتصرف كوحدة واحدة.
  • توجد بعض العناصر كجزيئات: الهيدروجين والأكسجين والكبريت وما إلى ذلك.
  • هناك قواعد يمكن أن تعبر عن اسم فريد لأي جزيء معين ، وصيغة فريدة لأي اسم معين.

تمارين

أي من هذه الصيغ يمثل الجزيئات؟ حدد عدد الذرات في كل جزيء.

أي من هذه الصيغ يمثل الجزيئات؟ حدد عدد الذرات في كل جزيء.

ما هو الفرق بين CO و Co؟

ما هو الفرق بين H2O و H2ا2 (بيروكسيد الهيدروجين)؟

اكتب الصيغة الصحيحة لكل عنصر ثنائي الذرة.

في عام 1986 ، عندما مر المذنب Halley & rsquos آخر مرة بالأرض ، اكتشف علماء الفلك وجود S.2 في تلسكوباتهم. لماذا لا يعتبر الكبريت عنصر ثنائي الذرة؟

ما هو ساق الفلور المستخدم في أسماء الجزيئات؟ CF4 هو أحد الأمثلة.

ما هو ساق السيلينيوم المستخدم في أسماء الجزيئات؟ SiSe2 انه مثال.

أعط الاسم المناسب لكل جزيء.

أعط الاسم المناسب لكل جزيء.

أعط الاسم المناسب لكل جزيء.

أعط الاسم المناسب لكل جزيء.

أعط الاسم المناسب لكل جزيء.

أعط الاسم المناسب لكل جزيء.

أعط الصيغة الصحيحة لكل اسم.

أعط الصيغة الصحيحة لكل اسم.

أعط الصيغة الصحيحة لكل اسم.

أعط الصيغة الصحيحة لكل اسم.

أعط الصيغة الصحيحة لكل اسم.

أعط الصيغة الصحيحة لكل اسم.


العناصر المشتركة


دعونا نعمل مع فكرة الأبجدية مرة أخرى. إذا قرأت كتابًا ، فستجد كلمات في كل صفحة. الحروف تشكل تلك الكلمات. في اللغة الإنجليزية ، لدينا ستة وعشرون حرفًا فقط ، لكن يمكننا تكوين آلاف الكلمات. في الكيمياء ، أنت تعمل باستخدام ما يقرب من 120 عنصرًا. عندما تجمعهم ، يمكنك تكوين الملايين من الجزيئات المختلفة.

الجزيئات هي مجموعات من الذرات بنفس الطريقة التي تكون بها الكلمات مجموعات من الحروف. ستكون "A" دائمًا "A" بغض النظر عن الكلمة التي تحتوي عليها. ستظل ذرة الصوديوم (Na) دائمًا ذرة صوديوم بغض النظر عن الجزيء الموجود فيه. في حين أن الذرات من العناصر المختلفة لها كتل وهياكل مختلفة ، كلها مبنية من نفس الأجزاء. الإلكترونات والبروتونات والنيوترونات هي الوحدات الفرعية الأساسية لجميع الذرات عبر الكون.


الذرات

هيكل الذرة

لفهم كيفية تجميع العناصر معًا ، يجب علينا أولاً مناقشة أصغر مكون أو كتلة بنائية لعنصر ، الذرة. ان ذرة هي أصغر وحدة من المادة التي تحتفظ بجميع الخصائص الكيميائية للعنصر. على سبيل المثال ، تحتوي ذرة ذهب واحدة على جميع خصائص الذهب من حيث أنه معدن صلب في درجة حرارة الغرفة. العملة الذهبية هي ببساطة عدد كبير جدًا من ذرات الذهب المصبوبة على شكل عملة معدنية وتحتوي على كميات صغيرة من العناصر الأخرى المعروفة باسم الشوائب. لا يمكن تقسيم ذرات الذهب إلى أي شيء أصغر مع الاحتفاظ بخصائص الذهب.

تتكون الذرة من منطقتين: نواة، التي تقع في وسط الذرة وتحتوي على البروتونات والنيوترونات ، والمنطقة الخارجية للذرة التي تحمل إلكتروناتها في مدار حول النواة ، كما هو موضح في الشكل 1. تحتوي الذرات على بروتونات وإلكترونات ونيوترونات ، من بين أشياء أخرى دون ذرية حبيبات. الاستثناء الوحيد هو الهيدروجين (H) ، والذي يتكون من بروتون واحد وإلكترون واحد بدون نيوترونات.

الشكل 1. العناصر الموضحة هنا مثل الهليوم تتكون من ذرات. تتكون الذرات من البروتونات والنيوترونات الموجودة داخل النواة ، مع الإلكترونات في المدارات المحيطة بالنواة.

البروتونات والنيوترونات لها نفس الكتلة تقريبًا ، حوالي 1.67 × 10 –24 جرامًا. يعرف العلماء بشكل تعسفي هذه الكمية من الكتلة على أنها وحدة كتلة ذرية واحدة (amu) أو وحدة دالتون واحدة ، كما هو موضح في الجدول 1. على الرغم من تشابه البروتونات والنيوترونات في الكتلة ، إلا أنها تختلف في شحنتها الكهربائية. أ بروتون مشحونة إيجابيا في حين أن أ نيوترون غير مشحون. لذلك ، فإن عدد النيوترونات في الذرة يساهم بشكل كبير في كتلتها ، ولكن ليس في شحنتها. الإلكترونات هي أصغر بكثير في الكتلة من البروتونات ، حيث تزن فقط 9.11 × 10 –28 جرامًا ، أو حوالي 1/1800 من وحدة الكتلة الذرية. ومن ثم ، فهي لا تساهم كثيرًا في الكتلة الذرية الكلية لعنصر ما. لذلك ، عند التفكير في الكتلة الذرية ، من المعتاد تجاهل كتلة أي إلكترونات وحساب كتلة الذرة على أساس عدد البروتونات والنيوترونات وحدها. على الرغم من عدم مساهمة الإلكترونات بشكل كبير في الكتلة ، إلا أن الإلكترونات تساهم بشكل كبير في شحن الذرة ، حيث أن كل إلكترون له شحنة سالبة تساوي الشحنة الموجبة للبروتون. في الذرات المحايدة غير المشحونة ، يكون عدد الإلكترونات التي تدور حول النواة مساويًا لعدد البروتونات داخل النواة. في هذه الذرات ، تلغي الشحنات الموجبة والسالبة بعضها البعض ، مما يؤدي إلى ذرة بدون شحنة صافية.

نظرًا لأحجام البروتونات والنيوترونات والإلكترونات ، فإن معظم حجم الذرة - أكبر من 99 في المائة - هو في الواقع مساحة فارغة. مع كل هذه المساحة الفارغة ، قد يتساءل المرء لماذا لا تمر الأشياء الصلبة المزعومة من خلال بعضها البعض. والسبب في عدم حدوث ذلك هو أن الإلكترونات التي تحيط بجميع الذرات مشحونة سالبة والشحنات السالبة تتنافر.

الجدول 1. البروتونات والنيوترونات والإلكترونات
الشحنة الكتلة (amu) موقع
بروتون +1 1 نواة
نيوترون 0 1 نواة
إلكترون –1 0 المدارات

العدد الذري والكتلة

تحتوي ذرات كل عنصر على عدد مميز من البروتونات والإلكترونات. يحدد عدد البروتونات عنصر & # 8217s العدد الذري ويستخدم لتمييز عنصر عن آخر. عدد النيوترونات متغير ، مما ينتج عنه نظائر ، وهي أشكال مختلفة من نفس الذرة والتي تختلف فقط في عدد النيوترونات التي تمتلكها. يحدد عدد البروتونات وعدد النيوترونات معًا رقم كتلة العنصر ، كما هو موضح في الشكل 2. لاحظ أن المساهمة الصغيرة للكتلة من الإلكترونات يتم تجاهلها في حساب العدد الكتلي. يمكن استخدام هذا التقريب للكتلة لحساب عدد النيوترونات بسهولة عن طريق طرح عدد البروتونات من الرقم الكتلي. نظرًا لأن لنظائر عنصر & # 8217s سيكون لها أعداد كتلة مختلفة قليلاً ، يحدد العلماء أيضًا الكتلة الذرية، وهو المتوسط ​​المحسوب للعدد الكتلي لنظائره الطبيعية. غالبًا ما يحتوي الرقم الناتج على كسر. على سبيل المثال ، الكتلة الذرية للكلور (Cl) هي 35.45 لأن الكلور يتكون من عدة نظائر ، بعضها (معظمها) بكتلة ذرية 35 (17 بروتونًا و 18 نيوترونًا) وبعضها بكتلة ذرية 37 (17 بروتونًا و 20 نيوترونًا) .

سؤال الممارسة

يحتوي الكربون على عدد ذري ​​قدره ستة ، ونظيران مستقران بأعداد كتلتهما اثني عشر وثلاثة عشر ، على التوالي. كتلته الذرية هي 12.11.

الشكل 2. كربون -12 وكربون -13

كم عدد النيوترونات التي يحتويها الكربون -12 والكربون -13 على التوالي؟


هناك 92 عنصرًا تحدث بشكل طبيعي على الأرض. بالنسبة للكائنات الحية ، يوجد 11 عنصرًا فقط من هذه العناصر بكميات أكبر من الكميات النزرة. أي مبلغ 0.01٪ أو أقل يعتبر عنصر تتبع. بالنسبة للفقاريات ، مثل البشر ، هناك عنصران إضافيان يحدثان بكميات أكبر من الكميات النزرة وهما اليود والحديد. الجدول الدوري للعناصر أدناه مُرمّز بالألوان لإظهار العناصر الموجودة في جسم الإنسان.

توضيح الجدول الدوري للعناصر الموجودة في جسم الإنسان. اضغط للتكبير.


4: الذرات والعناصر

الذرات هي أصغر جسيم في مادة كيميائية جزء التي يمكن أن تكون موجودة ر. العناصر هي مواد تتكون من نوع واحد فقط من الذرات.

على سبيل المثال ، يتكون عنصر الكربون من فقط كربون ذرات. وبالمثل ، يتكون عنصر الأكسجين من فقط ذرات الأكسجين. تحصل على الجوهر.

يتكون هيكل الذرة من ثلاث جسيمات دون ذرية: البروتونات والنيوترونات والإلكترونات.

الرسم البياني أعلاه هو مثال على ذرة الهيليوم. هناك العديد من الأشياء المهمة التي تحتاج لمعرفتها حول هذه الجسيمات دون الذرية.

  1. موقع
    • توجد البروتونات والنيوترونات دائمًا في نواة
    • تم العثور على الإلكترونات في اصداف، وهم يدورون حول النواة
  2. الشحنة
    • البروتونات لها شحنة موجبة (+)
    • النيوترونات لها شحنة صفرية (0)
    • الإلكترونات لها شحنة سالبة (-)
  3. كتلة
    • البروتونات لها نسبيا كتلة 1
    • النيوترونات لها نسبيا كتلة 1
    • الإلكترونات لها امتداد ضئيلة الكتلة النسبية 1/1840 ، وهي في الأساس صفر.

الجدول أدناه هو ملخص:

النظائر هي ذرات لها نفس عدد البروتون (أي نفس العنصر) ولكن لها أعداد نيوترونية مختلفة.

يوجد العديد من العناصر الكيميائية على الأرض ، ويلخص الجدول الدوري كل هذه العناصر في جدول واحد:

فهو لا يخبرنا فقط بالأسماء الكاملة لجميع العناصر الموجودة (والرموز المختصرة الخاصة بكل منها) ، ولكنه يعطينا أيضًا معلومات مهمة فيما يتعلق ببنية ذرة واحدة لهذا العنصر المحدد.

أولاً ، يخبرك بالاسم الكامل والرمز الكيميائي المختصر للعنصر. في هذه الحالة & # 8211 Helium (He). هذا إلى حد ما إلى الأمام مباشرة.

ثانيًا ، يخبرك برقم البروتون وعدد كتلة ذرة الهيليوم. هنا زوج من مهم للغاية أشياء للذكرى:

  • رقم البروتون (المعروف أيضًا باسم العدد الذري) هو عدد البروتونات في الذرة
  • العدد الكتلي هو العدد الإجمالي للبروتونات و النيوترونات (تذكر أن النيوترونات / البروتونات لها كتلة لكن الإلكترونات ليست كذلك)
  • عدد الإلكترونات سوف دائما يساوي عدد البروتونات

تحتوي الذرة دائمًا على صفر شحنة إجمالية لأن عدد البروتونات (+) سيتم إلغاؤه دائمًا بنفس عدد الإلكترونات (-). إذا كان هناك خلل ، فإن الذرة ستصبح مشحونة وعند هذه النقطة لا تسمى ذرة. بدلا من ذلك ، يطلق عليه أيون. سيتم تغطية هذا أدناه

هذا يعني أنه فقط من خلال المعلومات التي يوفرها الجدول الدوري ، يمكنك حساب عدد البروتونات والنيوترونات و إلكترونات ذرات أي عنصر معين!

لنأخذ الأكسجين كمثال هذه المرة:

  • يحتوي الأكسجين 8 بروتونات
  • هذا يعني أن لديها 8 إلكترونات
  • بما أن عدد كتلته (بروتون + نيوترون) هو 16 فلا بد أن هذا يعني أنه يحتوي على كتلته 8 نيوترون

تذكر أن الإلكترونات محتجزة اصداف. يتم تمثيل الأصداف على شكل حلقات حول النواة.

من المهم حقًا أن نفهم أن الحد الأقصى لعدد الإلكترونات التي يمكن أن تحملها غلاف واحد يمكن أن يختلف.

ألق نظرة على هذا الرسم البياني أدناه:

كما هو موضح أعلاه ، يمكن أن تحتوي القشرة الأولى (الداخلية) على ما يصل إلى إلكترونين. يمكن أن تستوعب القشرة الثانية والثالثة ما يصل إلى 8 إلكترونات.

من المهم أن ندرك أن الإلكترونات تملأ من الغلاف الداخلي

مثال: الأكسجين

لذلك دعونا نأخذ الأكسجين كمثال مرة أخرى. أعلاه ، أثبتنا أن ذرة أكسجين واحدة تحتوي على 8 بروتونات و 8 نيوترونات و 8 إلكترونات.

تذكر أن الإلكترونات تملأ دائمًا من الغلاف الداخلي أولاً. نظرًا لأننا نعلم أن غلاف الإلكترون الأول يمكنه استيعاب ما يصل إلى إلكترونين فقط ، فيجب أن يعني ذلك أن بقية الإلكترونات (6 منها) موجودة في الغلاف الثاني. هذا ما ستبدو عليه ذرة الأكسجين من الناحية التخطيطية:

إن معرفة الترتيب الإلكتروني للذرات مهمة للغاية لأنها تحدد الأساس الكامل للكيمياء. لماذا تعتقد أن الذرات تتفاعل مع بعضها البعض؟ & # 8217s بسبب كل الذرات لها هدف. هل تعرف ما هو هذا الهدف؟ الأمر & # 8217s بسيط: لتحقيق غلاف خارجي كامل للإلكترونات.

كما ذكرنا أعلاه ، كل الذرات لها هدف بسيط وهو الرغبة في تحقيق غلاف خارجي كامل من الإلكترونات. إذا نظرت إلى الرسم البياني للأكسجين أعلاه ، سترى أن ذرة الأكسجين تحتوي على 6 إلكترونات في غلافها الخارجي. لذا فكر في الأمر & # 8230 كيف يمكن للأكسجين تحقيق هدفه؟ هناك ممكن طريقتان رئيسيتان:

  1. اكتساب 2 إلكترون
    • إذا أضافت ذرة الأكسجين إلكترونين إضافيين إلى غلافها الخارجي ، فسيكون لديها 8 ، وبالتالي غلاف خارجي كامل!
  2. تفقد 6 إلكترونات
    • إذا فقدت ذرة الأكسجين جميع إلكتروناتها الخارجية الستة ، فستختفي تلك القشرة ببساطة. هذا يعني أن الغلاف الداخلي (مع إلكترونين) سيصبح أكثر & # 8220 توجيه shell & # 8221. هذا يعني أيضًا أن الذرة سيكون لها غلاف خارجي كامل لأن إلكترونين هو الحد الأقصى (لتلك القشرة)!

عليك أن تسأل نفسك. هل سيكون الخيار 1 أسهل أم الخيار 2؟ في الواقع ، كسب 2 أسهل بكثير من خسارة 6 وبالتالي هذا ما يحدث في الواقع. يكتسب الأكسجين إما إلكترونين إضافيين بواسطة مشاركة مع ذرات أخرى أو بواسطة أ نقل معالجة. سيتم تغطية هذا بالتفصيل أدناه (الترابط الكيميائي).

إذن السبب الحقيقي وراء تفاعل المواد الكيميائية مع بعضها في البداية هو أن هذه التفاعلات تسمح للذرات بالحصول على أغلفة خارجية كاملة.

الآن قد تلاحظ أن بعض العناصر في الجدول الدوري لها بالفعل أغلفة خارجية كاملة. تسمى هذه الغازات النبيلة ويتم وضعها في أقصى الجانب الأيمن من الطاولة (مثل الهيليوم والنيون وما إلى ذلك). كما هو متوقع ، هذه الغازات النبيلة خاملة (لا تتفاعل) لأنها ببساطة لا تحتاج إلى ذلك. لديهم بالفعل غلاف خارجي كامل وهم سعداء تمامًا بما هم عليه.

هناك عدة أنواع من الروابط الكيميائية التي سنبحثها في هذا القسم. سننظر في الروابط الأيونية والروابط التساهمية والروابط المعدنية. قبل أن نبدأ على الرغم من ذلك ، دعنا نوضح بعض التعريفات.

  1. العناصر هي مواد تتكون من نوع واحد فقط من الذرات
  2. من ناحية أخرى ، فإن المركبات هي مواد مصنوعة من روابط كيميائية بين عنصرين مختلفين أو أكثر.
  3. الخليط هو مزيج من مادتين مختلفتين أو أكثر في غياب من الروابط الكيميائية.

الترابط الأيوني [المعادن وغير المعدنية أمبير]

عندما تفقد الذرات الإلكترونات أو تكسبها للحصول على غلاف خارجي كامل ، فإن الشحنة المحايدة للذرة سوف تتعطل لأن عدد البروتون سيكون الآن غير مساوٍ لعدد الإلكترون. إذا حدث هذا ، فإن الذرة تسمى الآن أيون. يمكن أن يكون للأيون امتداد شحنة موجبة (كاتيون) أو أ شحنة سالبة (أنيون).

ذرات معدنية فقد الإلكترونات لتكوين الكاتيونات والذرات غير المعدنية يكسب الإلكترونات لتشكيل الأنيونات. منذ الكاتيونات والأنيونات لها تهمة معاكسة، ينجذبون لبعضهم البعض عبر قوى كهروستاتيكية قوية. وهذا ما يسمى الترابط الأيوني: الترابط بين الأنيونات والكاتيونات عن طريق قوى جذب إلكتروستاتيكية قوية.

في الترابط الأيوني ، ستتبرع العناصر المعدنية بإلكتروناتها الخارجية للعناصر غير المعدنية التي تحتاجها. وبالتالي ، فإن كلا العنصرين سيحققان أغلفة خارجية كاملة ويتحولان إلى كاتيونات وأنيونات تترابط بواسطة القوى الكهروستاتيكية

*المجموعة 1 هي ببساطة العمود الأول في الجدول الدوري. وبالمثل ، فإن المجموعة 7 هي العمود السابع. سيتم التعرف على المزيد حول هذا الموضوع في موضوع منفصل.

تشكل عناصر المجموعة 1 (المعادن) والمجموعة 7 (غير الفلزية) في الجدول الدوري روابط أيونية. هذا لأن عناصر المجموعة 1 بحاجة إلى ذلك فقد 1 إلكترون ليكون سعيدًا ، بينما تحتاج عناصر المجموعة 7 إلى ذلك يكسب 1 إلكترون. هذا وضع يربح فيه الجميع! سيتبرع معدن المجموعة 1 ببساطة بإلكترون للمجموعة 7 غير المعدنية وهذا سيؤدي إلى تكوين الكاتيونات والأنيونات التي يتم ربطها عبر الرابطة الأيونية.

هذا مثال على كلوريد الصوديوم:

المغنيسيوم هو عنصر من المجموعة 2 ويحتاج إلى إزالة إلكترونين لتحقيق غلاف خارجي كامل. على غرار الموقف أعلاه ، يمكن أيضًا تكوين روابط أيونية مع الفلور (عنصر المجموعة 7) عن طريق التبرع بإلكتروناتها. الفرق الوحيد هو أن المغنيسيوم سوف يتبرع ل اثنين من الكلور ذرات (إعطاء 1 إلكترون لكل منهما).

الهيكل النهائي للمركب الأيوني

بينما تُستخدم المخططات أعلاه لتوضيح رسم تخطيطي للترابط الأيوني ، فإنها تفعل ذلك ليس تمثل الهيكل النهائي للمركب الأيوني. في الواقع ، جميع المركبات الأيونية لها هيكل شبكي ثلاثي الأبعاد.

في كلوريد الصوديوم ، على سبيل المثال ، سينضم العديد من كاتيونات الصوديوم وأنيونات الكلوريد إلى بعضها البعض في ترتيبات منتظمة (تسمى الشبكة) لتشكيل بنية ثلاثية الأبعاد مليئة بالكاتيونات والأنيونات المرتبطة بروابط أيونية. هذا ما سيبدو عليه الهيكل النهائي:

الروابط التساهمية [اللافلزات و اللافلزات أمبير]

يمكن للذرات تحقيق غلاف إلكترون خارجي كامل عبر مشاركة الإلكترونات. يمكن مشاركة زوج من الإلكترونات (واحد من كل ذرة). هذه رابطة تساهمية واحدة وهي تجمع الذرتين معًا.

يرجى ملاحظة أنه يمكن ربط الذرات عبر رابطة واحدة (مشاركة زوج واحد من الإلكترونات) ، أو رابطة مزدوجة (مشاركة زوجين) أو رابطة ثلاثية (مشاركة ثلاثة أزواج). علاوة على ذلك ، سوف توجد الروابط التساهمية فقط بين اثنين من غير المعادن.

توضح الأمثلة أدناه أنه من خلال مشاركة الإلكترونات ، تحقق جميع الذرات في الرابطة بنجاح تكوين الغاز النبيل.

*يتم عرض الإلكترونات الخارجية فقط في هذه الأمثلة. هذا مقبول تمامًا في اختباراتك أيضًا.

بين الجزيئات مقابل القوى داخل الجزيئية

معرفة الفرق بين بين- القوى الجزيئية و داخل- القوى الجزيئية مهمة للغاية.

  • عندما تقوم بإذابة أو غليان مادة ما ، فإن القوى بين الجزيئات هي التي تكسرها ، وليس التجاذب داخل الجزيئات.

القوى بين الجزيئات هي قوى جذابة توجد بين واحد مركب إلى آخر. هذه عادة ما تكون هادئة ضعيف.

القوى داخل الجزيئية هي قوى جذابة توجد بين الذرات في غضون الجزيء. هذه عادة ما تكون للغاية قوي.

الاختلافات بين المركبات الأيونية والتساهمية

هذا الجدول أدناه مأخوذ من دليل مراجعة IGCSE Hodder. إنه يوضح الاختلافات الرئيسية بين المركبات الأيونية والتساهمية التي تريد CIE أن تكون على دراية بها.

الجزيئات الكبيرة

كل الأمثلة على الجزيئات التساهمية التي نظرنا إليها أعلاه هي جزيئات بسيطة. هذا يعني أن الذرات مرتبطة بذرة واحدة أو عدة ذرات أخرى لتكوين جزيء أو مركب ينجذب إلى بعضها البعض عبر بين القوى الجزيئية (كما هو موضح أعلاه).

الجزيئات الكبيرة من ناحية أخرى الهياكل العملاقة مصنوع من ملايين من الذرات كلها مرتبطة برابطة تساهمية. بمعنى آخر ، يتم ربط عدد كبير من الذرات عبر القوى داخل الجزيئية وهي قوية للغاية (مذكورة أعلاه أيضًا).

هناك ثلاثة أمثلة على الجزيئات الكبيرة يجب أن تكون على دراية بها. سوف نمر على كل من هؤلاء.

هذا شكل بلوري لعنصر الكربون. له هيكل ثلاثي الأبعاد حيث كل ذرة كربون مرتبطة تساهميًا بأربع ذرات كربون أخرى.

هذا جزء صغير من هيكل الماس:

هذا شكل آخر من أشكال عنصر الكربون. الذرات مرتبطة تساهميًا في طبقات ، حيث ترتبط كل ذرة بقوة بثلاث ذرات أخرى في نفس الطبقة.

الشيء المهم الذي يجب ملاحظته هو أنه عندما يشكل الكربون 3 روابط تساهمية مع ذرات كربون أخرى ، فإن كل ذرة كربون سيكون لها بالفعل إلكترون احتياطي (لا تحتاج إلى معرفة تفاصيل هذا).

تسمى هذه الإلكترونات الحرة & # 8216sea of ​​Electronics & # 8217 وهي حرة في التحرك داخل طبقات الجرافيت. وبسبب هذه الإلكترونات أيضًا ، ترتبط الطبقات ببعضها البعض (ضعيفًا).

ترتبط ذرة واحدة من السيليكون بأربع ذرات أكسجين وكل ذرة أكسجين مرتبطة بذرتين من السيليكون. هذا الهيكل مشابه جدًا لهيكل الماس ، وبالتالي فإن الخصائص أيضًا متشابهة جدًا. يوجد أكسيد السيليكون (IV) على شكل كوارتز على شكل بلورات عديمة اللون. إنها صلبة للغاية ولها درجة انصهار عالية ولا توصل الكهرباء.

RED = أكسجين [2 رابطان لكل ذرة]
أسود = سيليكون [4 روابط لكل ذرة]

رابطة فلزية

في المعادن ، تفرز الذرات إلكتروناتها الخارجية لتصبح كاتيونات. يتم ترتيب الكاتيونات في بنية شبكية منتظمة بينما يتم فصل الإلكترونات المزالة وتتحرك بحرية في جميع أنحاء الهيكل (وهذا ما يسمى بحر الإلكترونات).

لذلك فإن الترتيب الشبكي للكاتيونات محاط بإلكترونات حرة وبما أن الكاتيونات والإلكترونات لها شحنة معاكسة ، فإنها تجذب بعضها البعض مما يربط الهيكل معًا.

لذلك يُعرَّف الترابط المعدني بأنه القوى الكهروستاتيكية للتجاذب بين الكاتيونات وبحر الإلكترونات المحيط بها.


4: الذرات والعناصر

إذا لم يكن أرسطو عالِمًا ، فهو لم يكن كيميائيًا بشكل خاص: "كيمياء أرسطو ، مثل كتاب سقراط ، غير موجودة. غياب مادة ذات طابع كيميائي على وجه التحديد في الفلسفة الطبيعية اليونانية القديمة قد أفلت إلى حد كبير من الاهتمام الذي تستحقه. " [هورن 1966]. كتب أرسطو عن موضوعات أصبحت الآن جزءًا من تخصصات علم الأحياء والفيزياء ، ولكن ليس في الموضوعات الكيميائية ، وفي هذا الصدد ، لم يكن مختلفًا عن الشخصيات الأخرى في الفلسفة اليونانية القديمة.

فلماذا نبدأ كتابًا من دراسات الحالة بطريقة علمية توضح موضوعات كيميائية باختيار ليس علميًا ولا كيميائيًا؟ كان مفهوم أرسطو للعناصر ، على الرغم من أنه كان معنيًا في المقام الأول بالجوانب المادية للمادة ، أحد المفاهيم التي كان على الكيميائيين لاحقًا مواجهتها. (انظر الفصل التالي). بالإضافة إلى ذلك ، تستكشف هذه المجموعة موضوعات الذرات والعناصر من المنظور الفيزيائي والكيميائي. أخيرًا ، يمكن أن يكون الخطاب غير العلمي لأرسطو بمثابة نقطة مرجعية وعلى النقيض من الخطابات العلمية المقدمة في باقي الكتاب.

De Generatione et Corruptione [1]

الكتاب الثاني ، الفصل الأول

بالنسبة للمواد المعقدة التي يرجع تكوينها وصيانتها إلى عمليات طبيعية ، تفترض جميعها مسبقًا أن الأجسام المحسوسة هي شرط لمجيءها وفولها: لكن الفلاسفة يختلفون في ما يتعلق بالمسألة التي تكمن وراء هذه الأجسام المحسوسة. [2] يعتقد البعض أنها فردية ، بافتراض أنها كذلك ، على سبيل المثال الهواء أو النار ، أو "وسيط" بين هذين (ولكن لا يزال جسمًا له وجود منفصل). البعض الآخر ، على العكس من ذلك ، يفترض وجود مادتين أو أكثر - ينسبون إلى "ارتباطهم" و "انفصالهم" ، أو إلى "تغييرهم" ، وظهور الأشياء وزوالها. (البعض ، على سبيل المثال ، يفترض النار والأرض: يضيف البعض الهواء ، ويصنع ثلاثة: والبعض الآخر ، مثل Empedokles ، يحسب الماء أيضًا ، وبالتالي يفترض أربعة. [3])

الآن قد نتفق على أن المواد الأولية ، التي يؤدي تغييرها (سواء كان "ارتباط وتفكك" أو عملية من نوع آخر) إلى الظهور والرحيل ، وصفها بحق بأنها "مصادر أصلية ، أي عناصر. " لكن (1) هؤلاء المفكرون مخطئون الذين يفترضون ، إلى جانب الأجساد التي ذكرناها ، مسألة واحدة - وتلك المسألة المادية والقابلة للانفصال. لأن هذا "الجسد" من أجسادهم لا يمكن أن يوجد بدون "تناقض محسوس": هذا "بلا حدود" ، الذي يتعرف عليه بعض المفكرين مع "الحقيقي الأصلي" ، يجب أن يكون إما خفيفًا أو ثقيلًا ، إما باردًا أو ساخنًا. و (2) ما كتبه أفلاطون في طيماوس لا يقوم على أي تصور مفصل بدقة. لأنه لم يذكر بوضوح ما إذا كان "متلقيه" موجودًا بمعزل عن "العناصر" كما أنه لا يستخدمها. يقول ، في الواقع ، إنها طبقة أساسية قبل ما يسمى "العناصر" - الكامنة وراءها ، حيث أن الذهب هو الأساس الذي يقوم عليه الأشياء المصنوعة من الذهب. (ومع ذلك ، فإن هذه المقارنة ، إذا تم التعبير عنها على هذا النحو ، هي نفسها عرضة للنقد. فالأشياء التي تظهر وتزول لا يمكن تسميتها باسم المادة التي نشأت منها: إنها فقط نتائج "التغيير" التي تحتفظ باسم الطبقة السفلية التي تكون "تغييراتها". ومع ذلك ، فهو يقول في الواقع أن "الحقيقة الأكثر صدقًا هي التأكيد على أن كلًا منها عبارة عن" ذهب ".) ومع ذلك ، فقد قام بتحليله من "العناصر" - المواد الصلبة على الرغم من أنها - تعود إلى "الطائرات" ، ومن المستحيل على "الممرضة" (أي المادة الأولية) أن تكون متطابقة مع "الطائرات".

مذهبنا هو أنه على الرغم من وجود مسألة الأجسام المحسوسة (وهي مسألة تنشأ عنها "العناصر" المزعومة) ، إلا أنها لا تمتلك وجودًا منفصلاً ، ولكنها مرتبطة دائمًا بالتناقض. [ 4] تم تقديم وصف أكثر دقة لهذه الافتراضات في عمل آخر [5]: ومع ذلك ، يجب علينا تقديم شرح مفصل للأجسام الأولية أيضًا ، لأنها أيضًا مشتقة بالمثل من المسألة. يجب أن نحسب اعتبارًا "مصدرًا أصليًا" وباعتبارها "أولية" المسألة التي تكمن وراءها ، على الرغم من أنها لا تنفصل عن الصفات المعاكسة: لأن "الساخن" لا يهم "البرد" ولا "البرد" بالنسبة لـ " ساخن ، "لكن الطبقة التحتية مهمة لكليهما. لذلك علينا أن نتعرف على ثلاثة "مصادر أصلية": أولاً ، ذلك الذي يُحتمل أن يكون جسدًا محسوسًا ، وثانيًا التناقضات (أعني ، على سبيل المثال ، الحرارة والبرودة) ، وثالثًا النار والماء وما شابه ذلك. ولكن "ثالثًا" فقط: لأن هذه الأجسام تتغير إلى بعضها البعض (فهي ليست ثابتة كما يؤكد إمبيدوكليس ومفكرون آخرون ، لأن "التغيير" سيكون مستحيلًا عندئذٍ) ، في حين أن التناقضات لا تتغير.

ومع ذلك ، يبقى السؤال: ما هي أنواع التناقضات ، وكم منها ، التي يجب اعتبارها "مصادر أصلية" للجسد؟ [6] بالنسبة لجميع المفكرين الآخرين ، يفترضونها ويستخدمونها دون توضيح سبب وجودها أو لماذا هم فقط الكثير.

الكتاب الثاني ، الفصل الثاني

وبناءً على ذلك ، يجب أن نفصل بين الاختلافات الملموسة والتناقضات ، وتمييز أي منها أساسي. المتناقضات المرتبطة بالمس هي التالية: ساخن - بارد ، جاف - رطب ، خفيف الوزن ، قاسي - ناعم ، لزج - هش ، ناعم خشن ، ناعم خشن. من بين هؤلاء (1) الثقيلة والخفيفة ليست نشطة ولا حساسة. لا يُطلق على الأشياء "ثقيلة" و "خفيفة" لأنها تتصرف بناءً على أشياء أخرى أو تعاني من فعل نتيجة لها. لكن "العناصر" يجب أن تكون نشطة بشكل متبادل وقابلة للتأثر ، لأنها "تتحد" وتتحول إلى بعضها البعض. من ناحية أخرى ، (2) الساخنة والباردة ، والجافة والرطبة ، هي المصطلحات التي يشير الزوج الأول منها إلى القدرة على التصرف وحساسية الزوج الثاني. "الساخن" هو ما "يربط" أشياء من نفس النوع (من أجل "الانفصال" ، الذي ينسبه الناس إلى Fire كوظيفة لها ، هو "ربط" أشياء من نفس الفئة ، لأن تأثيرها هو القضاء على ما هو أجنبي) ، بينما "البارد" هو الذي يجمع ، أي "شركاء" ، أشياء متجانسة وغير متجانسة على حد سواء. والرطوبة هي تلك التي ، كونها قابلة للتكيف بسهولة في الشكل ، لا يمكن تحديدها بأي حد خاص بها: في حين أن "الجافة" هي التي يمكن تحديدها بسهولة من خلال حدودها الخاصة ، ولكن لا يمكن تكييفها بسهولة في الشكل. [8]

من الرطب والجاف مشتق (3) الناعم والخشن ، اللزج والهش ، الصلب واللين ، والاختلافات الملموسة المتبقية. لأن (أ) بما أن الرطب ليس له شكل محدد ، ولكنه قابل للتكيف بسهولة ويتبع الخطوط العريضة لما هو على اتصال به ، فمن المميز أنه "مثل الملء". الآن "الغرامة" هي "مثل ملء". لأن "الغرامة" تتكون من جسيمات دقيقة ، لكن ما يتكون من جسيمات صغيرة "مثل أن تمتلئ" بقدر ما هو على اتصال كامل مع الكل - و "الناعم" يعرض هذه الخاصية بدرجة فائقة. ومن هنا يتبين أن الغرامة ناتجة عن الرطوبة ، والخشنة مشتقة من الجاف. مرة أخرى (ب) "اللزج" مشتق من الرطوبة: لأن "اللزج" (مثل الزيت) هو "رطب" معدل بطريقة معينة. من ناحية أخرى ، فإن "الهشاشة" مشتق من الجفاف: لأن "الهش" هو الذي يكون جافًا تمامًا - تمامًا لدرجة أن تصلبها كان في الواقع بسبب فشل الرطوبة. علاوة على ذلك (ج) "الناعمة" مشتقة من الرطوبة. لأن "اللين" هو الذي يخضع للضغط من خلال الانسحاب إلى نفسه ، على الرغم من أنه لا ينتج عن طريق الإزاحة الكلية كما يحدث في الرطوبة - وهو ما يفسر سبب عدم كون الرطوبة "ناعمة" ، على الرغم من أن "الرخوة" تنبع من الرطوبة. من ناحية أخرى ، فإن "الصلب" مشتق من الجاف: لأن "الصلب" هو الذي يتجمد ، والصلب جاف.

المصطلحان "جاف" و "رطب" لهما حاسة أكثر من واحد. لأن "الرطوبة" ، وكذلك الرطبة ، تتعارض مع الجاف: ومرة ​​أخرى ، "المتصلب" ، وكذلك الجاف ، يتعارض مع الرطوبة. لكن كل هذه الصفات مستمدة من الجفاف والرطوبة التي ذكرناها أولاً. لأن (1) الجاف مقابل الرطوبة: أي "الرطب" هو الذي يحتوي على رطوبة غريبة على سطحه ("مخترق" هو ​​الذي يتم اختراقه إلى قلبه) ، بينما "جاف" هو الذي فقد الرطوبة الأجنبية . ومن ثم فمن الواضح أن الرطوبة سوف تنبع من الرطوبة ، و "الجافة" التي تتعارض معها سوف تنبع من الجفاف الأولي. مرة أخرى (2) يشتق "الرطب" والصلب بنفس الطريقة من الزوج الأساسي. لأن "الرطب" هو الذي يحتوي على رطوبة خاصة به في أعماقه ("مخترق" الذي يخترق بعمق بواسطة الرطوبة الأجنبية) ، في حين أن "التصلب" هو الذي فقد هذه الرطوبة الداخلية. ومن ثم فهي مشتقة أيضًا من الزوج الأساسي ، "المتصلب" من الجاف و "القابل للإسالة" من الرطب.

من الواضح ، إذن ، أن جميع الاختلافات الأخرى تنخفض إلى الأربعة الأولى ، لكن هذه لا تعترف بأي تخفيض إضافي. فالحرارة ليست رطبة أو جافة أساسًا ، ولا تكون الرطوبة أساسًا ساخنة أو باردة: كما أن البرودة والمشتقات الجافة لا تتشكل ، سواء من بعضها البعض أو من الحار والرطب. ومن ثم يجب أن تكون هذه أربعة.

الكتاب الثاني ، الفصل 3

لكن في الحقيقة ، النار والهواء ، وكل من الجثث التي ذكرناها ، ليست بسيطة ، لكنها مخلوطة. الأجساد "البسيطة" هي في الواقع مشابهة لها في طبيعتها ، لكنها ليست متطابقة معها. وبالتالي فإن الجسد "البسيط" المقابل للنار هو "مثل النار" وليس النار: ما يتوافق مع الهواء هو "مثل الهواء:" وهكذا دواليك. [12] لكن النار فائض من الحرارة ، مثلها مثل الجليد فائض من البرودة. بالنسبة للتجميد والغلي ، توجد زيادة في الحرارة والبرودة [كذا] على التوالي. إذا افترضنا أن الجليد هو تجمد رطب وبارد ، فإن النار على نحو مشابه ستكون غليانًا جافًا وساخنًا: حقيقة ، بالمناسبة ، مما يفسر سبب عدم ظهور أي شيء سواء من الجليد أو من النار. [13]

الأجسام "البسيطة" ، بما أنها أربعة ، تنقسم إلى زوجين ينتميان إلى المنطقتين ، كل منهما: لأن النار والهواء هما شكلان من الجسم يتحرك نحو "الحد" ، بينما الأرض والماء هما شكلان من الجسم الذي يتحرك نحو "المركز". علاوة على ذلك ، فإن النار والأرض هما متطرفان وأنقى: الماء والهواء ، على العكس من ذلك ، وسيطان وأكثر شبهاً بالخلائط. علاوة على ذلك ، فإن أعضاء أي من الزوجين يتعارضون مع أفراد الآخر ، فالمياه تتعارض مع النار والأرض للهواء لأن الصفات التي تشكل الماء والأرض تتعارض مع تلك التي تشكل النار والهواء. ومع ذلك ، نظرًا لأنهم أربعة ، فإن كل منها يتميز بامتياز صفة واحدة: الأرض بالجفاف بدلاً من البرودة ، والماء بالبرودة بدلاً من الرطب ، والهواء بالرطوبة وليس بالحرارة ، والنار بالحرارة بدلاً من الجفاف. .

الكتاب الثاني ، الفصل 4

من الواضح الآن أن جميعهم بطبيعتهم يتحولون إلى بعضهم البعض: لأن المجيء إلى الوجود هو تغيير إلى متناقضات وخروجًا عن المتناقضات ، و "العناصر" كلها تنطوي على تضارب في علاقاتهم المتبادلة لأنهم الصفات المميزة متناقضة. في بعض هذه الصفات تتعارض - على سبيل المثال. في النار والماء ، أولهما جاف وساخن ، والثاني رطب وبارد: بينما في البعض الآخر ، تتعارض إحدى الصفات (وإن كانت واحدة فقط) - على سبيل المثال. في الهواء والماء ، الأول رطب وساخن ، والثاني رطب وبارد. لذلك ، من الواضح ، إذا أخذناها في الاعتبار بشكل عام ، أن كل شخص بطبيعته سيخرج من كل واحد: وعندما نأتي إلى التفكير فيها بشكل فردي ، ليس من الصعب رؤية الطريقة في التي يتم تحويلها. على الرغم من أن كل شيء سينتج من الجميع ، فإن سرعة التحويل وإمكانياته ستختلف في الدرجة. [14]

وبالتالي (1) ستكون عملية التحويل سريعة بين تلك التي لديها "عوامل تكميلية" قابلة للتبادل ، ولكنها بطيئة بين تلك التي ليس لديها أي منها. والسبب هو أنه من الأسهل تغيير شيء واحد مقارنة بالكثيرين. الهواء ، على سبيل المثال ، سينتج من النار إذا تغيرت جودة واحدة: للنار ، كما رأينا ، حارًا وجافًا بينما الهواء ساخنًا ورطبًا ، بحيث يكون هناك هواء إذا تغلبت الرطوبة على الجفاف. مرة أخرى ، سينتج الماء من الهواء إذا تغلب البرودة على السخونة: فالهواء كما رأينا ساخنًا ورطبًا بينما الماء باردًا ورطبًا ، بحيث إذا تغيرت الحرارة ، سيكون هناك ماء. كذلك أيضًا ، وبنفس الطريقة ، ستنتج الأرض من الماء والنار من الأرض ، لأن "العنصرين" في كلا الزوجين لهما "عوامل تكميلية" قابلة للتبادل. لأن الماء رطب وبارد بينما الأرض باردة وجافة - بحيث إذا تم التغلب على الرطوبة ستكون هناك أرض: ومرة ​​أخرى ، نظرًا لأن النار جافة وساخنة بينما الأرض باردة وجافة ، فإن النار ستنطلق من الأرض إذا الزوال البارد.

من الواضح ، إذن ، أن ظهور الأجسام "البسيطة" سيكون دوريًا وأن طريقة التحول الدورية هذه هي الأسهل ، لأن "العناصر" المتتالية تحتوي على "عوامل تكميلية" قابلة للتبديل. من ناحية أخرى (2) يعتبر تحويل النار إلى ماء وهواء إلى أرض ، ومرة ​​أخرى من الماء والأرض إلى نار وهواء على التوالي ، أكثر صعوبة لأنه ينطوي على تغيير المزيد من الصفات. لأنه إذا كانت النار ناتجة عن الماء ، فيجب أن يزول كل من البرد والرطوبة: ومرة ​​أخرى ، يجب أن يزول كل من البرد والجفاف إذا كان الهواء ناتجًا عن الأرض. لذلك ، أيضًا ، إذا كان الماء والأرض سينتجان من النار والهواء على التوالي - يجب أن تتغير كلا الصفات.

هذه الطريقة الثانية للظهور ، إذن ، تستغرق وقتًا أطول. لكن (3) إذا تلاشت صفة واحدة في كل من "العنصرين" ، فإن التحول ، رغم أنه أسهل ، لا يكون متبادلاً. ومع ذلك ، من النار والماء سينتج عن الأرض والهواء ، ومن الهواء بالإضافة إلى النار والماء.لأنه سيكون هناك هواء ، بعد زوال برد الماء وجفاف النار (حيث تُترك سخونة الأخير ورطوبة الأولى): بينما عند حرار النار والرطوبة. من الماء قد مات ، ستكون هناك الأرض ، بسبب بقاء جفاف النار وبرودة الماء. وبنفس الطريقة ، سينتج الماء والنار من الهواء مع الأرض. لأنه سيكون هناك ماء ، عندما يزول حرارة الجو وجفاف الأرض (حيث تُترك رطوبة الأول وبرودة الأخير): بينما ، عندما تكون رطوبة الهواء والباردة من الأرض قد مات ، سيكون هناك نار ، بسبب بقاء حرارة الهواء وجفاف الأرض - الصفات المكونة أساسًا للنار. علاوة على ذلك ، فإن هذا النمط من اقتراب إطلاق النار يتم تأكيده من خلال الإدراك. فاللهب هو النار بامتياز: ولكن اللهب يحرق الدخان ، والدخان يتكون من الهواء والأرض.

ومع ذلك ، لا يمكن لأي تحول إلى أي من الأجسام "البسيطة" أن ينتج عن زوال صفة أولية واحدة في كل "عنصرين" عند أخذهما بترتيبهما المتتالي ، لأن الصفات المتطابقة أو المتناقضة تُترك في زوج: ولكن لا يمكن تكوين جسد "بسيط" إما من صفات متطابقة أو متناقضة. وهكذا لن ينتج أي جسم "بسيط" ، إذا زوال جفاف النار ورطوبة الهواء: لأن الحرارة تُترك في كليهما. من ناحية أخرى ، إذا كان كل من الزوال الساخن ، فإن المتناقضات - جافة ورطبة - تترك. ستحدث نتيجة مماثلة في جميع العناصر الأخرى أيضًا: تحتوي جميع "العناصر" المتتالية على جودة واحدة متطابقة وواحدة معاكسة. ومن ثم ، فمن الواضح أيضًا أنه عندما يتحول أحد "العناصر" المتتالية إلى عنصر واحد ، فإن الوجود يتأثر بزوال صفة واحدة [16]: بينما ، عندما يتحول اثنان منهم تحولت إلى صفة ثالثة ، يجب أن تكون أكثر من صفة واحدة قد ولت.

لقد ذكرنا أن جميع "العناصر" تنشأ من أي واحد منهم وقد أوضحنا الطريقة التي يتم بها تحويلهم المتبادل. دعونا مع ذلك نكمل نظريتنا بالمضاربات التالية المتعلقة بهم.

الكتاب الثاني ، الفصل الخامس

تنطبق نفس الحجة على جميع "العناصر" ، مما يثبت أنه لا يوجد عنصر واحد منها نشأت جميعها. لكن لا يوجد أيضًا ، بجانب هؤلاء الأربعة ، جسم آخر نشأوا منه - شيء وسيط ، على سبيل المثال بين الهواء والماء (خشن من الهواء ، ولكن أدق من الماء) ، أو بين الهواء والنار (خشن من النار ، ولكنه أرق من الهواء). لأن "الوسيط" المفترض سيكون الهواء والنار عندما يضاف إليه زوج من الصفات المتناقضة: ولكن بما أن واحدة من كل صفتين متعارضتين هي "الحرمان" ، فإن "الوسيط" لا يمكن أن يوجد أبدًا - كما يؤكد بعض المفكرين "اللامحدودة" أو "البيئة المحيطة" موجودة في عزلة. لذلك ، فهو ، بالتساوي وبدون مبالاة ، أي عنصر من "العناصر" ، وإلا فإنه لا شيء.

منذ ذلك الحين ، لا يوجد شيء - على الأقل ، لا شيء محسوس - قبل هؤلاء ، يجب أن يكونوا جميعًا. ولما كان الأمر كذلك ، فإما أن يستمروا دائمًا وألا يكونوا قابلين للتحول إلى بعضهم البعض: أو يجب أن يخضعوا للتحول - إما جميعهم ، أو بعضهم فقط (كما كتب أفلاطون في تيماوس). لقد ثبت الآن من قبل أنه يجب عليهم الخضوع لعملية تحول متبادلة. وقد ثبت أيضًا أن السرعة التي تظهر بها هذه العناصر ، واحدة من الأخرى ، ليست موحدة - لأن عملية التحول المتبادل تكون سريعة نسبيًا بين "العناصر" مع "عامل تكميلي" ، ولكن نسبيًا بطيء بين أولئك الذين ليس لديهم مثل هذا العامل. إذا افترضنا ، إذن ، أن التناقض ، الذي يتم تحويلهما إليه ، هو واحد ، فإن العناصر ستكون حتما عنصرين: لأن "المادة" هي "الوسيلة" بين المتعارضين ، والمادة غير محسوسة ولا يمكن فصلها عن لهم. ومع ذلك ، نظرًا لأن "العناصر" تعتبر أكثر من عنصرين ، يجب أن يكون التناقض اثنان على الأقل. لكن كون المتناقضين اثنين ، يجب أن تكون "العناصر" أربعة (كما هو واضح) ولا يمكن أن تكون ثلاثة: لأن أدوات التوصيل هي أربعة ، لأنه ، على الرغم من أن ستة ممكنة ، لا يمكن أن تحدث الصفات التي تتعارض فيها الصفات مع بعضها البعض .

تمت مناقشة هذه الموضوعات من قبل: لكن الحجج التالية ستوضح أنه بما أن "العناصر" تتحول إلى بعضها البعض ، فمن المستحيل على أي منها - سواء كان ذلك في النهاية أو في المنتصف - لتكون "مصدرًا أصليًا" للبقية. لا يمكن أن يكون هناك مثل هذا "العنصر الأصلي" في النهايات: لأنهم جميعًا سيكونون عندئذٍ النار أو الأرض ، وهذه النظرية ترقى إلى التأكيد على أن كل الأشياء مصنوعة من النار أو الأرض. ولا يمكن أن يكون "العنصر الأوسط" مثل هذا "المصدر الأصلي" - كما يفترض بعض المفكرين أن الهواء يتحول إلى نار وإلى ماء ، والماء إلى هواء وإلى أرض ، بينما "العناصر النهائية" ليست كذلك. مزيد من التحول إلى بعضها البعض. لأن العملية يجب أن تتوقف ، ولا يمكن أن تستمر إلى ما لا نهاية في خط مستقيم في أي من الاتجاهين ، لأنه بخلاف ذلك ، فإن عددًا لا حصر له من التضاربات سيرتبط بـ "العنصر" الفردي. لنفترض أن الحرف E يشير إلى الأرض ، و W للمياه ، و A للهواء ، و F للنار. ثم (i) بما أن A يتحول إلى F و W ، فسيكون هناك تناقض ينتمي إلى A F. لتكن هذه التناقضات بياضًا وسوادًا. مرة أخرى (2) نظرًا لأن A يتحول إلى W ، فسيكون هناك تضارب آخر: لأن W ليس هو نفسه F. دع هذا التناقض الثاني يكون الجفاف والرطوبة ، D هو الجفاف والرطوبة M. الآن ، عندما يتحول "أ" إلى "W" ، فإن "الأبيض" يظل موجودًا ، سيكون الماء رطبًا وأبيض: ولكن إذا لم يستمر ، فسيكون الماء أسودًا لأن التغيير متناقض. لذلك ، يجب أن يكون الماء إما أبيض أو أسود. فليكن بعد ذلك الأول. بناءً على أسباب مماثلة ، فإن D (الجفاف) ستنتمي أيضًا إلى F. وبالتالي ، فإن F (النار) وكذلك الهواء سيكونان قادرين على التحول إلى ماء: لأن له صفات تتعارض مع خصائص الماء ، منذ أن تم نقل النار لأول مرة إلى تكون سوداء ثم تجف ، بينما كانت المياه رطبة ثم أظهرت نفسها بيضاء. وبالتالي فمن الواضح أن جميع "العناصر" ستكون قادرة على التحول من بعضها البعض وأنه ، في الحالات التي أخذناها ، فإن E (الأرض) ستحتوي أيضًا على "العاملين التكميليين" المتبقيين ، أي. الأسود والرطب (لهذه لم يقترن بعد).

لقد تناولنا هذا الموضوع الأخير قبل الأطروحة التي شرعنا في إثباتها. هذه الأطروحة - بمعنى. أن العملية لا يمكن أن تستمر إلى ما لا نهاية - سيكون واضحًا من الاعتبارات التالية. إذا كانت النار (التي تمثلها F) لن تعود ، ولكن سيتم تحويلها بدورها إلى "عنصر" آخر (على سبيل المثال إلى Q) ، فإن تضادًا جديدًا ، بخلاف ما هو مذكور ، سينتمي إلى Fire و Q: من أجل تم افتراض أن Q ليس هو نفسه أي من الأربعة ، EWA و F. دع K ، إذن ، تنتمي إلى F و Y إلى Q. ثم K سوف تنتمي إلى الأربعة ، EWA و F: لأنها تتحول إلى واحد اخر. ومع ذلك ، قد نعترف بأن هذه النقطة الأخيرة لم يتم إثباتها بعد: ولكن من الواضح على أي حال أنه إذا تم تحويل Q بدوره إلى "عنصر" آخر ، فإن التضارب الآخر لن ينتمي فقط إلى Q ولكن أيضًا إلى F (نار). وبالمثل ، فإن كل إضافة "عنصر" جديد ستحمل في طياتها ارتباط تناقض جديد بـ "العناصر" السابقة. وبالتالي ، إذا كانت "العناصر" كثيرة بشكل لا نهائي ، فسيكون هناك أيضًا عدد لا حصر له من التناقضات إلى "العنصر" الفردي. ولكن إذا كان الأمر كذلك ، فسيكون من المستحيل تحديد أي "عنصر": من المستحيل أيضًا لأي شخص أن يأتي إلى الوجود. لأنه إذا كان المرء سينتج عن الآخر ، فسيتعين عليه المرور عبر هذا العدد الهائل من التناقضات - بل وحتى أكثر من أي رقم محدد. وبالتالي (1) إلى بعض "العناصر" التحول لن يتم أبدا - بمعنى. إذا كانت العناصر الوسيطة لا نهائية في العدد ، كما يجب أن تكون إذا كانت "العناصر" كثيرة بشكل لانهائي: علاوة على ذلك (2) لن يكون هناك حتى تحول الهواء إلى نار ، إذا كانت المتناقضات كثيرة بشكل لا نهائي تصبح "العناصر" واحدة. بالنسبة لجميع تضاربات "العناصر" أعلاه ، يجب أن تنتمي إلى العناصر الموجودة أدناه ، والعكس صحيح: وبالتالي ستكون جميعها واحدة. [20]

تلاحظ

[2] ما هي المادة الأساسية التي تكمن وراء المواد التي يمكننا رؤيتها والشعور بها؟ ما هي طبيعتها؟ هل هناك مادة أولية واحدة فقط أم أكثر من مادة واحدة؟ هذه هي الأسئلة التي يتوجه إليها أرسطو الآن.

[3] إمبيدوكليس (أو إمبيدوكليس ، حوالي 484 - 424 قبل الميلاد) يفسر التغيير الحقيقي من خلال افتراض أنه يجب أن يكون هناك أكثر من نوع واحد من المواد: التغيير الملموس هو نتيجة تجتمع المواد المختلفة بشكل أساسي أو الانهيار في مختلف النسب أو الترتيبات. على وجه الخصوص ، كان يؤمن بأربعة عناصر: الأرض والهواء والنار والماء. كان إيمبيدوكليس طبيباً وفيلسوفاً. تقول إحدى الأساطير ، التي وضعها ماثيو أرنولد ، أنه أنهى حياته بالقفز إلى فوهة جبل صقلية. إتنا.

[4] بالنسبة لأرسطو ، فإن "العناصر" ليست مادة أساسية. إنه يؤمن بوجود مادة أولية هي ركيزة للصفات ("التضارب") مثل البرودة والساخنة ، ولكنها لا تنفصل عن تلك الصفات. الأجسام المحسوسة البسيطة ("العناصر") تكمن وراء الأجسام المحسوسة المعقدة ، لكن الركيزة وصفاتها تكمن وراء العناصر. يمكن تغيير العناصر نفسها إلى بعضها البعض ، ولكن ليس الصفات.

[5] ووفقًا للمترجم ، فإن هذا العمل الآخر هو كتاب فيزياء أرسطو ، الكتاب الأول ، 6-9. ويؤكد أن المسألة الأساسية والتناقضات محددة بدقة هناك. أجد مناقشة للتناقضات ، لكن لا يوجد تعريف واضح للمسألة الأساسية. وفقًا لماري لويز جيل ، فإن العديد من العلماء لن يحددوا مكانًا لمناقشة المسألة الأساسية هناك. في الواقع ، يجادل جيل بأن أرسطو لم يكن ملتزمًا بمسألة أولية. [جيل 1989 ، ص. 244] التفسيرات التقليدية لأرسطو ترى أنه كان يؤمن بأمر أساسي ، مع ذلك ، ويشير إلى هذا المقطع (في التوليد والفساد) كدليل.

[6] بعد ذلك ، سيبحث القسم التالي عن تلك المجموعات من الصفات المتعارضة (التناقضات) التي يمكن من خلالها تمييز العناصر.

[7] يساوي أرسطو الأول الإدراك بالملموس ، وهو أمر مرفوض لأن هناك أنماطًا أخرى للإدراك غير اللمس. ثم يستبعد من اعتبار صفات الإدراك غير اللمس. بالحديث دون أي تبصر خاص في الجدلية الأرسطية أو التفاصيل الخطابية الدقيقة ، لا يمكنني إلا أن أعتبر هذا المقطع غير مقنع في أحسن الأحوال ، وغير منطقي في أسوأ الأحوال.

[8] بعد أن حصر البحث في الصفات الملموسة ، اختار أرسطو زوجين من الصفات ، الصفات النشطة الساخنة والباردة ، والصفات الحساسة رطبة وجافة. ثم ينتقل لربط عدة أزواج أخرى من الصفات الملموسة بالرطوبة والجافة.

يوضح هذا الفصل أسلوب خطاب أرسطو. إنه استنتاجي (أو يحاول أن يكون) ، ويستمد النتائج من المبادئ والتعاريف. في بعض الأحيان يتم تقديم المبادئ قبل الاحتجاج بها مباشرة (كما هو الحال في تقديم المبادئ التي يجب أن تكون الصفات الأولية نشطة أو سلبية قبل استخدام هذا المبدأ لاستبعاد الثقيل والخفيف). هذا في حد ذاته يجعل الحجة غير مقنعة للقارئ الحديث ، مما يجعلها تبدو وكأن الكاتب قد ابتكر المبادئ أثناء سيره. على الأقل بنفس الأهمية بالنسبة للقارئ المهتم بالخطاب العلمي ، لاحظ أن هذا الخطاب عام ومجرّد: لا توجد إشارة إلى الملاحظات التجريبية أو حتى إلى التعميمات من الملاحظة التجريبية.

[9] بالنظر إلى أربع صفات ، كم عدد العناصر التي يمكن أن تتكون من صفتين متأصلتين في الركيزة؟ إذا لم يتم وضع قيود على اقتران الصفات ، فستكون الإجابة ستة ، لأن هناك ست طرق لاختيار كيانين من مجموعة من أربعة. من الناحية العملية ، هناك قيود: لا يمكن أن يكون العنصر ساخنًا وباردًا ، ولا يمكن أن يكون جافًا أو رطبًا. يؤدي رفض هاتين المجموعتين إلى ترك أربعة عناصر.

[10] وبالتالي فإن العناصر الأربعة هي تجسيد لأزواج من الصفات ، كما هو موضح أدناه.

شاهد عرضًا فنيًا أكثر للعناصر الأربعة ، من مخطوطة بقلم بارثولوميوس أنجليكوس عن خصائص الأشياء.

[11] اعتقد بعض الفلاسفة اليونانيين القدماء أن هناك عنصرًا واحدًا ، ولكن يبدو أن أرسطو يقول هنا أنه حتى لو كانت هناك مادة أولية واحدة ، فإن القوى التي تعمل عليها أو الصفات التي أبلغتها يجب أن تكون بصيغة الجمع - في على الأقل زوج من الصفات المتناقضة - لتكون قادرًا على إحداث اختلافات ملحوظة. لا يمكن أن تكون الركيزة نفسها عنصرًا (جسمًا بسيطًا) ، لأنها لا يمكن أن توجد بمعزل عن صفاتها وإذا كان هناك نوعان على الأقل من الصفات ، فيجب أن يكون هناك على الأقل مجموعتان من الصفات مع الركيزة.

[12] يبدو أن أرسطو يقول إن العناصر التي تمثل تجسيدًا للصفات ليست مطابقة للأشياء المادية التي تحمل نفس الاسم. على سبيل المثال ، فإن عنصر الهواء ("مثل الهواء ،" كما يصوره المترجم) ليس تمامًا مثل المادة التي يشعر بها المرء في يوم عاصف.

[13] يبدو أن هذا البيان علمي من حيث أنه يزعم أنه تفسير لملاحظة عامة. ننسى ، للحظة ، أنه لا يوجد تفسير حقيقي في البيان. (كيف يفسر "تجمد" الجليد الرطب والبارد الحقيقة المزعومة بأن لا شيء يأتي من الجليد؟) الملاحظة التي يُفترض شرحها لم يتم التوصل إليها بالوسائل العلمية. لا توجد بيانات وراء ذلك - بالتأكيد لا توجد بيانات خاضعة للرقابة.

[14] لا أحد من عناصر أرسطو أكثر جوهرية من عنصر آخر في الواقع ، يمكن تحويله إلى عنصر آخر. لديهم اختلافات غير قابلة للاختزال ولكن التشابه الكافي لجعل التحول ممكنًا. يذكرنا الفهم الحديث للبروتونات والنيوترونات في الاضمحلال الإشعاعي بيتا بهذا النوع من العلاقة. البروتون ليس أكثر ولا أقل أهمية من النيوترون ، والنيوترون لا "يحتوي" على بروتون. ومع ذلك ، في اضمحلال بيتا ، يتحول النيوترون إلى بروتون وإلكترون ومضاد نيوترينو.

[15] ملاحظات الترجمة هنا: "أظهر أرسطو أنه من خلال تحويل صفة واحدة في كل حالة ، يتحول النار إلى هواء ، وهواء إلى ماء ، والماء في الأرض ، والأرض إلى نار. وهذه دورة من التحولات. علاوة على ذلك ، تم أخذ "العناصر" في تسلسلها الطبيعي المتتالي ، وفقًا لترتيبها في الكون ". ومع ذلك ، يمكن أن تبدأ الدورة بأي من العناصر الأربعة ، وتستمر إما في الاتجاه الموضح أو في الاتجاه المعاكس.

[16] تؤكد بداية هذه الفقرة أنه لا يوجد جسم أولي ينتج إذا كان بإمكان المرء ببساطة إزالة صفة أولية من عنصر. على سبيل المثال ، إزالة الجفاف من النار يترك فقط الساخن ، والذي لا يتوافق مع أي عنصر واحد. في وقت لاحق من الفقرة ، عندما يقول أرسطو أن تحول العناصر المتتالية ينطوي على زوال صفة واحدة ، فإنه يعني الزوال إلى صفة معاكسة لذلك في Fire ، فإن زوال الجفاف إلى رطب سينتج في الهواء.

[17] أي ، يجب أن يكون هناك أكثر من عنصر واحد ، فالتغييرات التي تتضمن عنصرًا واحدًا هي مجرد تغييرات سطحية (تغيير) ، عنصر واحد غير كافٍ لشرح المزيد من التحولات الجوهرية (الوشيكة).

[18] حتى هذه الفقرة ، التي تذكر على الأقل الملاحظة ، هي سمة للحجة العقلانية أكثر من الحجة التجريبية. ستسهب الحجة التجريبية في ما يتم ملاحظته والاختلافات بين ما يتم ملاحظته وما يتم النقاش ضده (في هذه الحالة ، يكون هذا الحريق هواء ساخن) بدلاً من ذلك ، يتم ذكر الملاحظة فقط ، ولا يتم حتى وصف ما يتم ملاحظته. الحجة الأكثر ثقلًا المقدمة هي حجة منطقية غير مقنعة تهدف إلى إظهار أن فكرة النار على أنها هواء ساخن تؤدي إلى تناقض.

[19] يعلق المترجم: "ربما ، مع ذلك ، يجب أن نترجم ،" لأن "الوسيط" المفترض ليس سوى "مادة" ، وهذا غير محسوس وغير قادر على الوجود المنفصل. "أي ، المادة الأولية أو الركيزة المذكورة أعلاه في الفصل 1 ، ليست عنصرا منفصلا. زوج واحد من الصفات المتناقضة التي تسكن المادة الأولية من شأنها أن تؤدي إلى عنصرين يمكن تصوره ، لكن لا "يُرى". زوجان من الصفات (يسكنان نفس المادة الأولية) سيؤديان إلى ظهور أربعة عناصر ، كما نوقش أعلاه في الفصل 3 و "مرئي". (يذكر أرسطو الملاحظة مرة أخرى ، لكنه لم يحدد الملاحظات التي يتوافق معها نظام مكون من أربعة عناصر ويتعارض عنصرين).

[20] لأغراضنا ، ليس من المهم فهم هذه الحجة بالتفصيل مثل إدراك أنها عقلانية. أدوات الحجة هي تلك الخاصة بالمنطق الاستنتاجي (في هذه الحالة الحجة من خلال التأكيد على أن عكس الحجة يؤدي إلى تناقض). يبدو أن موضوعات الخطاب هي رموز مجردة وليست كيانات مادية حقيقية. لا أريد أن أقترح أن الخطاب الاستنتاجي والمنطقي والتجريدي ليس علميًا ، ومع ذلك ، فإن هذا الخطاب منفصل عن الواقع المرصود. إنه غير مقنع لأن مقدماته لا تتطلب الموافقة.


شاهد الفيديو: Minecraft Beta: Chemistry Lab Education Edition (شهر اكتوبر 2021).