المواد والكهرباء
المواد والكهرباء: بنية الذرة
Matériaux et électricité : Structure de l’atome
I-) بنية الذرة
1-) تذكير:
- الجزيئة تتكون من ذرات مرتبطة .
- تتكون المادة انطلاقا من الذرات.
- رتبة قدر قطر الذرات تقدر ب 0,1 nanomètre .
- 1g من الأورانيوم تحتوي على 1020 2,5x ذرة.
| اسم الذرة | الهيدروجين | الكربون | الأزوت | الأوكسجين | الحديد | النحاس |
| رمزها | H | C | N | O | Fe | Cu |
2-) تاريخ الذرة:
- منذ 420 سنة ق.م : اعتقد(تصور) ديموقريط (Démocrite -460 à -370 ) أن المادة تتكون من دقائق صغيرة جدا غير قابلة للتجزيء سماها Atomos (في لغة اليونان تعني الذي لا يتكسر) يعني الذرات.
- في سنة 1805 أعلن جون دالتونJohn Dalton وجود الذرات.
- في سنة 1897 اكتشف طومسون J.J Thomson أحد مكونات الذرة ، سماها لإلكتروات électrons ، و هي دقائق صغيرة جدا مشحونة بكهرباء سالبة لا ترى بأي مجهر.
- في سنة 1911 اكثشف العالم روذرفوردRutherford من تجاربه الجزء المركزي للذرة ويسمى النواة ، مشحون بكهرباء موجبة.
3-) نموذج روذرفورد Rutherford د ( 1871-1937) (modèle planétaire)
تتكون الذرة من إلكتروات تدور حول النواة حسب مسارات دائرية ، يفصل بينهما فراغ.
4-) النموذج الحالي للذرة.
تتكون الذرة من نواة و سحابة إلكترونية بها إلكترونات تدور حول النواة بسرعةكبيرة ، مسار و موضع الإلكترونات غير معروفين.
5-)مكونات الذرة
أ-) النواة : le noyau
النواة هي وسط الذرة ، مشحونة بكهرباء موجبة،
كتلة النواة تساوي تقريبا كتلة الذرة. كتلة الذرة تقدر ب k . 10-26 kg
قطر الذرة يقدر ب 0,1nm و قطر النواة يقدر ب 0,000001nm أي 0,1/ 0,000001=100000 ;قطر النواة أصغر من قطر الذرة ب 100 ألف مرة .إذا مثلت نواة الذرة بكرية قطرها 1cm، على أية مسافة ستمثل الإلكترونات؟
ب -) الإلكترونات: Les électrons
الإلكترونات دقائق صغيرة جدا تدور حول النواة . كتلة الإلكترون تساوي 9,109534x10-31 kg
يرمز للإلكترون بالرمز -e .
الشحنة الكهربائية للإلكترون تساوي e -
e : تسمى الشحنة الابتدائية و هي أصغر كميةالكهرباء معروفة لحدالآن و تساوي : e= 1,6 x 10-19 C
ِC: الكولوم coulomb هي الوحدة الأساسية لقياس كمية الكهرباء.
ج-) العدد الذري Numéro atomique .
هو عدد الإكترونات الموجودة في كل ذرة، يرمز له بالحرف Z .تتميز كل ذرة بعدد الكتروناتها. تختلف كل ذرة عن أخرى باختلاف نواها وعدد إلكتروناتها.
| الذرة | رمزها | العدد الذري |
| الهيدروجين | H | Z=1 |
| الأزوت | N | Z=7 |
| الألومنيوم | Al | Z=13 |
| الحديد | Fe | Z=26 |
| الذهب | Au | Z=79 |
تمرين1 :
ذرة النحاس Cu لها Z=29 . احسب شحنة السحابة الإلكترونية.
تمرين2 :
شحنة السحابة الإلكترونية لذرة الحديد هي x -41,6 x 10-19 C.علما أن الشحنة الابتدائية هي e= 1,6 x 10-19 .أوجد العدد الذري لذرة الحديد.
د-) التعادل الكهربائي للذرة
الذرة متعادلة كهربائيا حيث أن الشحنة الكهربائية السالبة للإلكترونات تعادل الشحنة الموجبة للنواة أي شحنة الذرة منعدمة(صفر).
عدد الشحنات السالبة يساوي عدد الشحنات الموجبة.
تمرين3 : العدد الذري لذرة الفضة هو47 .احسب الشحنة الكهربائية لنواة هذه الذرة بدلالة e .
III- ظاهرة التكهرب
1-)نشاط تجريبي :أ-) التجربة1ب-) التجربة 2 2-) الملاحظة3-) التفسير 4-) الاستنتاج
IV- الأيونات Les ions
1-) تعريف:
الأيون هو كل ذرة أو جزيئة(مجموعة من الذرات المرتبطة) فقدت أو كسبت إلكترونا أو أكثر.
2-) صيغة الأيونات:
أ-)رمز الأيون أحادي الذرة:
يرمز للأيون أحادي الذرة بنفس رمز الذرة التي ينتج عنها ، و يضاف إلى أس الرمز عددا من الإشارات (-) أو (+) ، كل إشارة (+) تمثل إلكترونا مفقودا ، وكل إشارة (-) تمثل إلكترونا مكتسبا.
أمثلة:
ذرة الأوكسجين تفقد إلكترونين ، اكتب رمز أيون الأوكسجين . الجواب : --O
ذرة الكلور Cl تكسب إلكترونا واحدا ، اكتب رمزأيون الكلورور . الجواب :-Cl
ذرة الحديد تفقد تارة إلكترونين و تارة ثلاث ألكترونات ، اكتب رمزأيوني الحديد. الجواب : ++Fe+++ ; Fe ،
ب -) صيغة الأيون متعدد الذرات
إذا كان الأيون متعدد الذرات نكتب صيغته بكتابة جنبا إلى جنب رموز وعدد الذرات التي تدخل في تركيبه، و يضاف الى أس الصيغة عدد الإشارات (+) أو (- ). صيغة أيون الهيدروكسيد هي -OH.
ذصيغة أيون الكبريتات --SO4
ملحوظة : عندما تفقد أو تكتسب الذرة إلكترونا لايطرأ أي تغير على النواة.الشحنة التي يحملها الأيون تنتمي إلى مجموع الذرات المكونة للأيون .
ج-) الأيونات الموجودة في الماء المعدني:
تمرين4
ذرة النحاس Cu لها Z=29 .
1-) احسب الشحنةالكهربائية للسحابة الإلكترونية لذرة النحاس
2 .ذرة النحاس تفقد إلكترونين لتصبح أيونا:
أ-) أوجد عدد إلكترونات أيون النحاس.
ب-) اكتب رمز أيون النحاس .
ج-) أوجد شحنة الأيون بدلالة e .
تمرين5
العدد الذري لذرة الأزوت هو 7 و العدد الذري لذرة الهيدروجين هو 1.
1-)حدد نوع وعدد الذرات التي تؤلف أيون الأمونيوم NH4+ .
2-)احسب عدد إلكترونات و شحنة الأيون + NH4.
التمرين6
محلول الملح يحتوي على أيونين-Cl و +Na ، العدد الذري لذرة الصوديوم هو 11 و الشحنة الكهربائية لنواة أيون الكلورور هي x + 27,2 x 10 -19 C
1-) علما أن e = 1,6 x 10-19 C ، احسب قيمة الشحنة الكهربائية لإلكترونات أيون الصوديوم بالكولوم.
2-) أوجد العدد الذري لذرة الكلور.
Un modèle est un "outil" qui permet de prévoir et d'interpréter certains phénomènes réels
النموذج هو تمثيل و تفسير مبسط للواقع..