13.4. النواة الذرية

13.4.2. خلل جماعي. طاقة الربط للنيوكليونات في النواة

كتلة النيوكليونات التي تشكل النواة أكبر من كتلة النواة. عندما تتشكل النواة، يتم إطلاق قدر كبير جدًا من الطاقة من النيوكليونات. يحدث هذا بسبب حقيقة أن جزءًا من كتلة النيوكليون يتحول إلى طاقة.

"لتقسيم" نواة إلى نيوكليونات فردية، يجب إنفاق نفس الكمية من الطاقة. وهذا هو الظرف الذي يحدد استقرار معظم النوى التي تحدث بشكل طبيعي.

عيب الكتلة هو الفرق بين كتلة جميع النيوكليونات التي تشكل النواة وكتلة النواة:

∆م = م ن - م سم،

ومن الواضح أن صيغة حساب العيب الشامل هي كما يلي:

∆m = Zm p + (A − Z )m n − m سم،

حيث Z هو رقم شحنة النواة (عدد البروتونات في النواة)؛ م ف - كتلة البروتون. (A − Z) - عدد النيوترونات في النواة؛ A هو العدد الكتلي للنواة؛ م ن - كتلة النيوترون.

كتل البروتون والنيوترون هي قيم مرجعية.

في النظام الدولي للوحدات، يتم قياس الكتلة بالكيلوجرام (1 كجم)، ولكن من أجل الراحة، غالبًا ما يتم التعبير عن كتل البروتون والنيوترون بوحدات الكتلة، ووحدات الكتلة الذرية (amu)، ووحدات الطاقة، ميجا إلكترون فولت (MeV). ).

لتحويل كتلة البروتون والنيوترون إلى كيلوغرامات، عليك القيام بما يلي:

• استبدل قيمة الكتلة المحددة في amu في الصيغة

م (au.m) ⋅ 1.66057 ⋅ 10 −27 = م (كجم)؛

• استبدل قيمة الكتلة المحددة بـ MeV في الصيغة

م (MeV) ⋅ | ه | ⋅ 10 6 ث 2 = م (كجم)،

حيث |ه | - الشحنة الابتدائية |e | = 1.6 ⋅ 10 −19 درجة مئوية؛ ج هي سرعة الضوء في الفراغ، ج ≈ 3.0 ⋅ 10 8 م/ث.

يتم عرض قيم كتل البروتون والنيوترون في الوحدات المشار إليها في الجدول.

جسيم	وزن
	كلغ	صباحا	MeV
بروتون	1,67262 ⋅ 10 −27	1,00728	938,28
نيوترون	1,67493 ⋅ 10 −27	1,00866	939,57

يتم إطلاق الطاقة المساوية لطاقة ربط النيوكليونات في النواة Eb أثناء تكوين النواة من النيوكليونات الفردية وترتبط بعيب الكتلة بواسطة الصيغة

E St = ∆mc 2,

حيث Eb هي طاقة الربط للنيوكليونات في النواة؛ Δm - عيب جماعي. ج هي سرعة الضوء في الفراغ، ج = 3.0 ⋅ 10 8 م/ث.

بشكل صريح، صيغة حساب طاقة الربط للنيوكليونات في النواة هي كما يلي:

E st = (Z m p + (A − Z) m n − m سم) ⋅ ج 2,

حيث Z هو رقم الشحن؛ م ف - كتلة البروتون. أ - العدد الكتلي؛ م ن - كتلة النيوترون. م السم هو كتلة النواة.

بسبب وجود طاقة الربط، تكون النوى الذرية مستقرة.

بالمعنى الدقيق للكلمة، طاقة الربط للنيوكليونات في النواة هي قيمة سالبةنظرًا لأن هذه الطاقة بالتحديد هي التي تفتقر إليها النواة للانقسام إلى نيوكليونات فردية. ومع ذلك، عند حل المشكلات، من المعتاد الحديث عن قيمة طاقة الربط المساوية لمعاملها، أي. يا قيمة إيجابية.

لتوصيف قوة النواة، استخدم طاقة ربط محددة- طاقة الربط لكل نيوكليون:

E st ud = E st A،

حيث A هو العدد الكتلي (يتزامن مع عدد النيوكليونات في النواة).

كلما انخفضت طاقة الارتباط المحددة، كلما كانت قوة النواة أقل.

العناصر الموجودة في نهاية الجدول D.I. مندليف، لديه طاقة ربط منخفضة، لذلك يمتلك هذه الخاصية النشاط الإشعاعي. ويمكن أن تتحلل تلقائيًا لتشكل عناصر جديدة.

يتم قياس طاقة الربط في النظام الدولي للوحدات بالجول (1 J). ومع ذلك، تتطلب المشكلات غالبًا طاقة ربط بالميجا إلكترون فولت (MeV).

يمكن حساب طاقة الربط بـ MeV بطريقتين:

1) في صيغة حساب طاقة الربط، استبدل قيم جميع الكتل بالكيلوجرام، واحصل أولاً على قيمة طاقة الربط بالجول:

E St (J) = (Z m p + (A − Z) m n − m سم) ⋅ s 2,

حيث m p، m n، m السم هي كتل البروتون والنيوترون والنواة بالكيلو جرام؛ ثم قم بتحويل الجول إلى ميجا إلكترون فولت باستخدام الصيغة

ضوء E (MeV) = ضوء E (J) | ه | ⋅ 10 6 ,

حيث |ه | - الشحنة الابتدائية |e | = 1.6 ⋅ 10 −19 درجة مئوية؛

2) في صيغة حساب العيب الكتلي، استبدل قيم جميع الكتل بوحدات الكتلة الذرية، واحصل على قيمة العيب الكتلي أيضًا بوحدات الكتلة الذرية:

Δ m (a.u.m.) = Z m p + (A − Z) m n - m السم،

حيث m p، m n، m السم هي كتل البروتون والنيوترون والنواة بوحدات الكتلة الذرية؛ ثم اضرب النتيجة بـ 931.5:

الضوء E (MeV) = Δ m (amu) ⋅ 931.5.

مثال 11. الكتل الباقية للبروتون والنيوترون تساوي 1.00728 amu. و 1.00866 آمو على التوالى. كتلة نواة نظير الهيليوم H 2 3 e تساوي 3.01603 amu. أوجد قيمة طاقة الارتباط النوعية للنيوكليونات في نواة النظير المشار إليه.

حل . يتم إطلاق طاقة تساوي طاقة ربط النيوكليونات في النواة أثناء تكوين النواة من النيوكليونات الفردية وترتبط بالعيب الكتلي بواسطة الصيغة

E St = ∆mc 2,

حيث Δm هو العيب الشامل؛ ج هي سرعة الضوء في الفراغ، ج = 3.00 ⋅ 10 8 م/ث.

عيب الكتلة هو الفرق بين كتلة جميع النيوكليونات التي تشكل النواة وكتلة النواة:

∆م = م ن - م سم،

حيث M N هي كتلة جميع النيوكليونات التي تشكل النواة؛ م السم هو كتلة النواة.

يتم جمع كتلة جميع النيوكليونات التي تشكل النواة:

• من كتلة جميع البروتونات -

النائب = زمب،

حيث Z هو رقم شحنة نظير الهيليوم، Z = 2؛ م ف - كتلة البروتون.

• من كتلة جميع النيوترونات -

م ن = (أ − ض )م ن ,

حيث A هو العدد الكتلي لنظير الهيليوم، A ​​= 3؛ م ن - كتلة النيوترون.

ولذلك، فإن الصيغة الصريحة لحساب العيب الشامل هي كما يلي:

Δ m = Z m p + (A − Z) m n − m السم،

وصيغة حساب طاقة الربط للنيوكليونات في النواة هي:

E St = (Z m p + (A − Z) m n − m سم) ⋅ ج 2.

من أجل الحصول على طاقة الربط بوحدة MeV، يمكنك استبدال كتل البروتون والنيوترون والنواة بوحدة amu في الصيغة المكتوبة. والاستفادة من معادلة الكتلة والطاقة (1 amu يعادل 931.5 MeV)، أي. احسب باستخدام الصيغة

E light (MeV) = (Z m p (a.u.m.) + (A − Z) m n (a.u.m.) - m السم (a.u.m.)) ⋅ 931.5.

يعطي الحساب قيمة طاقة الربط للنيوكليونات في نواة نظير الهيليوم:

الضوء E (MeV) = (2 ⋅ 1.00728 + (3 − 2) ⋅ 1.00866 − 3.01603) ⋅ 931.5 = 6.700 MeV.

طاقة الربط المحددة (طاقة الربط لكل نيوكليون) هي النسبة

E st ud = E st A،

حيث A هو عدد النيوكليونات في نواة النظير المحدد (العدد الكتلي)، A = 3.

دعونا نحسب:

E st ud = 6.70 3 = 2.23 MeV/نوكليون.

طاقة الارتباط النوعية للنيوكليونات في نواة نظير الهيليوم H 2 3 e هي 2.23 MeV/نوكليون.

محول الطول والمسافة محول الكتلة محول قياسات حجم المنتجات السائبة والمنتجات الغذائية محول المساحة محول الحجم ووحدات القياس في وصفات الطهي محول درجة الحرارة محول الضغط والإجهاد الميكانيكي ومعامل يونغ محول الطاقة والعمل محول الطاقة محول القوة محول الزمن محول السرعة الخطي محول الزاوية المسطحة الكفاءة الحرارية وكفاءة استهلاك الوقود محول الأرقام في أنظمة الأعداد المختلفة محول وحدات قياس كمية المعلومات أسعار العملات الملابس النسائية ومقاسات الأحذية الملابس الرجالية ومقاسات الأحذية السرعة الزاوية وتحويل تردد الدوران محول التسارع محول التسارع الزاوي محول الكثافة محول الحجم المحدد محول عزم القصور الذاتي محول عزم القوة محول عزم الدوران محول الحرارة النوعية للاحتراق (بالكتلة) كثافة الطاقة والحرارة النوعية للاحتراق المحول (بالحجم) محول فرق درجة الحرارة معامل محول التمدد الحراري محول المقاومة الحرارية محول التوصيل الحراري محول السعة الحرارية المحددة محول التعرض للطاقة والإشعاع الحراري محول طاقة التدفق الحراري محول معامل نقل الحرارة محول معدل التدفق الحجمي محول معدل التدفق الشامل محول معدل التدفق المولي محول كثافة التدفق الشامل محول التركيز المولي تركيز الكتلة في المحلول محول ديناميكي (مطلق) محول اللزوجة محول اللزوجة الحركية محول التوتر السطحي محول نفاذية البخار نفاذية البخار ومحول معدل نقل البخار محول مستوى الصوت محول حساسية الميكروفون محول مستوى ضغط الصوت (SPL) محول مستوى ضغط الصوت مع مرجع محدد محول النصوع الضغط محول شدة الإضاءة محول الإضاءة محول دقة رسومات الكمبيوتر محول التردد والطول الموجي قوة الديوبتر والبعد البؤري قوة الديوبتر وتكبير العدسة (×) محول الشحنة الكهربائية محول كثافة الشحنة الخطية محول كثافة الشحنة السطحية محول كثافة الشحنة الحجمية محول التيار الكهربائي محول كثافة التيار الخطي محول كثافة التيار السطحي محول قوة المجال الكهربائي الإمكانات الكهروستاتيكية و محول الجهد محول المقاومة الكهربائية محول المقاومة الكهربائية محول الموصلية الكهربائية محول الموصلية الكهربائية السعة الكهربائية محول الحث محول قياس الأسلاك الأمريكية المستويات في dBm (dBm أو dBm)، dBV (dBV)، واط، إلخ. الوحدات محول القوة المغناطيسية محول قوة المجال المغناطيسي محول التدفق المغناطيسي محول الحث المغناطيسي الإشعاع. الإشعاع المؤين الممتص محول معدل الجرعة النشاط الإشعاعي. محول الاضمحلال الإشعاعي Radiation. محول جرعة التعرض للإشعاع. محول الجرعة الممتصة محول البادئة العشرية نقل البيانات محول وحدة الطباعة ومعالجة الصور محول وحدة حجم الأخشاب حساب الكتلة المولية الجدول الدوري للعناصر الكيميائية بواسطة D. I. Mendeleev

1 كيلوجرام [كجم] = 6.0221366516752E+26 وحدة الكتلة الذرية [أ. يأكل.]

القيمة البدائية

القيمة المحولة

كيلوجرام جرام إكساجرام بيتاجرام تيراجرام جيجاجرام ميجاجرام هكتوجرام ديكاجرام ديسيجرام سينتيجرام مليجرام ميكروجرام نانوجرام بيكوجرام فيمتوجرام أتوجرام دالتون، وحدة الكتلة الذرية كيلوجرام قوة مربعة. ثانية/متر كيلو رطل كيلو رطل (كيب) سبيكة رطل قوة مربعة. ثانية/قدم رطل تروي رطل أونصة أونصة تروي أونصة مترية طن قصير طويل (إنجليزي) طن مقايسة (الولايات المتحدة) طن مقايسة (المملكة المتحدة) طن (متري) كيلوطن (متري) مائة وزن (متري) مائة وزن أمريكي ربع بريطاني (الولايات المتحدة الأمريكية) ربع ( بريطاني) حجر (الولايات المتحدة الأمريكية) حجر (بريطاني) طن pennyweight قيراط قيراط غران جاما تالنت (دكتور إسرائيل) مينا (دكتور إسرائيل) شيكل (دكتور إسرائيل) بيكان (دكتور إسرائيل) جيرا (دكتور إسرائيل) تالنت (اليونان القديمة) ) مينا (اليونان القديمة) رباعي الدراخما (اليونان القديمة) الدراخما (اليونان القديمة) الدراخما (اليونان القديمة) ديناريوس (روما القديمة) الحمار (روما القديمة) كودرانت (روما القديمة) ليبتون ( دكتور روما) وحدة كتلة بلانك الذرية لراحة الإلكترون كتلة الميون كتلة الراحة كتلة البروتون كتلة النيوترون كتلة الديوترون كتلة الأرض كتلة الشمس بيركوفيتس بود رطل الكثير حصة التخزين المؤقت قنطار ليفر

المزيد عن الكتلة

معلومات عامة

الكتلة هي خاصية الأجسام المادية لمقاومة التسارع. الكتلة، على عكس الوزن، لا تتغير باختلاف البيئة ولا تعتمد على قوة جاذبية الكوكب الذي يقع عليه هذا الجسم. كتلة ميتم تحديده باستخدام قانون نيوتن الثاني، وفقا للصيغة: F = مأ، أين F- هذه هي القوة و أ- التسريع.

الكتلة والوزن

غالبًا ما تستخدم كلمة "الوزن" في الحياة اليومية عندما يتحدث الناس عن الكتلة. في الفيزياء، الوزن، على عكس الكتلة، هو قوة تؤثر على الجسم بسبب التجاذب بين الأجسام والكواكب. يمكن أيضًا حساب الوزن باستخدام قانون نيوتن الثاني: ص= مز، أين مهي الكتلة، و ز- تسارع الجاذبية. ويحدث هذا التسارع بسبب قوة جاذبية الكوكب الذي يقع بالقرب منه الجسم، ويعتمد حجمه أيضًا على هذه القوة. يبلغ تسارع السقوط الحر على الأرض 9.80665 مترًا في الثانية، وعلى القمر أقل بحوالي ست مرات - 1.63 مترًا في الثانية. وبالتالي، فإن الجسم الذي يزن كيلوجرامًا واحدًا يزن 9.8 نيوتن على الأرض، و1.63 نيوتن على القمر.

كتلة الجاذبية

توضح كتلة الجاذبية قوة الجاذبية التي تؤثر على الجسم (الكتلة السلبية) وقوة الجاذبية التي يؤثرها الجسم على الأجسام الأخرى (الكتلة النشطة). عند الزيادة كتلة الجاذبية النشطةالجسم، كما تزداد قوة جاذبيته. وهذه القوة هي التي تتحكم في حركة وموقع النجوم والكواكب وغيرها من الأجسام الفلكية في الكون. يحدث المد والجزر أيضًا بسبب قوى الجاذبية للأرض والقمر.

مع زيادة كتلة الجاذبية السلبيةوتزداد أيضًا القوة التي تؤثر بها مجالات الجاذبية للأجسام الأخرى على هذا الجسم.

كتلة خاملة

الكتلة بالقصور الذاتي هي خاصية الجسم لمقاومة الحركة. ولأن الجسم له كتلة على وجه التحديد، يجب تطبيق قوة معينة لتحريك الجسم من مكانه أو تغيير اتجاه حركته أو سرعتها. كلما زادت كتلة القصور الذاتي، زادت القوة المطلوبة لتحقيق ذلك. الكتلة في قانون نيوتن الثاني هي على وجه التحديد كتلة القصور الذاتي. كتل الجاذبية والقصور الذاتي متساوية في الحجم.

الكتلة والنسبية

وفقا للنظرية النسبية، فإن الكتلة الجاذبة تغير انحناء استمرارية الزمكان. كلما زادت كتلة الجسم، كلما كان الانحناء حول هذا الجسم أقوى، لذلك، بالقرب من الأجسام ذات الكتلة الكبيرة، مثل النجوم، ينحني مسار أشعة الضوء. ويسمى هذا التأثير في علم الفلك عدسات الجاذبية. على العكس من ذلك، بعيدًا عن الأجسام الفلكية الكبيرة (النجوم الضخمة أو عناقيدها التي تسمى المجرات)، فإن حركة الأشعة الضوئية تكون خطية.

الافتراض الرئيسي للنظرية النسبية هو الافتراض حول محدودية سرعة انتشار الضوء. ويترتب على ذلك العديد من العواقب المثيرة للاهتمام. أولاً، يمكن للمرء أن يتخيل وجود أجسام ذات كتلة كبيرة لدرجة أن السرعة الكونية الثانية لمثل هذا الجسم ستكون مساوية لسرعة الضوء، أي. لن تتمكن أي معلومات من هذا الكائن من الوصول إلى العالم الخارجي. تسمى مثل هذه الأجسام الكونية في النظرية النسبية العامة "الثقوب السوداء" وقد أثبت العلماء وجودها تجريبيًا. ثانيًا، عندما يتحرك جسم ما بسرعة قريبة من سرعة الضوء، فإن كتلته بالقصور الذاتي تزيد كثيرًا بحيث يتباطأ التوقيت المحلي داخل الجسم مقارنة بالوقت. تقاس بالساعات الثابتة على الأرض. تُعرف هذه المفارقة باسم "مفارقة التوأم": يذهب أحدهما إلى الفضاء بسرعة قريبة من سرعة الضوء، بينما يبقى الآخر على الأرض. وعند عودته من الرحلة بعد عشرين عامًا، تبين أن رائد الفضاء التوأم أصغر بيولوجيًا من أخيه!

الوحدات

كيلوغرام

في نظام SI، يتم التعبير عن الكتلة بالكيلوجرام. الكيلوغرام القياسي عبارة عن أسطوانة معدنية مصنوعة من سبيكة الإيريديوم (10%) والبلاتين (90%)، ويزن تقريبًا نفس وزن لتر من الماء. وهو محفوظ في فرنسا، في المكتب الدولي للأوزان والمقاييس، ونسخه منتشرة في جميع أنحاء العالم. الكيلوجرام هو الوحدة الوحيدة التي لا تحددها قوانين الفيزياء، بل معيار وضعها البشر. مشتقات الكيلوجرام والجرام (1/1000 من الكيلوجرام) والطن (1000 كيلوجرام) ليست وحدات SI، ولكنها تستخدم على نطاق واسع.

إلكترون فولت

الإلكترون فولت هو وحدة لقياس الطاقة. وعادة ما تستخدم في النظرية النسبية، ويتم حساب الطاقة باستخدام الصيغة ه=مولودية²، حيث ه- هذه هي الطاقة، م- الكتلة و ج- سرعة الضوء. ووفقا لمبدأ تكافؤ الكتلة والطاقة، فإن الإلكترون فولت هو أيضا وحدة للكتلة في نظام الوحدات الطبيعية، حيث جتساوي الوحدة، مما يعني أن الكتلة تساوي الطاقة. تستخدم الكهرباء بشكل رئيسي في الفيزياء النووية والذرية.

وحدة كتلة ذرية

وحدة كتلة ذرية ( أ. يأكل.) مخصص لكتل ​​الجزيئات والذرات والجسيمات الأخرى. واحد أ. e.m يساوي 1/12 كتلة ذرة نويدات الكربون، ¹²C. هذا يساوي تقريبًا 1.66 × 10 ⁻²⁷ كجم.

سبيكة

تُستخدم الرخويات بشكل أساسي في النظام الإمبراطوري البريطاني في بريطانيا العظمى وبعض البلدان الأخرى. سبيكة واحدة تساوي كتلة الجسم الذي يتحرك بتسارع قدره قدم واحدة في الثانية في الثانية عندما يتم تطبيق قوة مقدارها رطل واحد عليه. هذا ما يقرب من 14.59 كجم.

الكتلة الشمسية

الكتلة الشمسية هي مقياس للكتلة يستخدم في علم الفلك لقياس النجوم والكواكب والمجرات. كتلة الشمس الواحدة تساوي كتلة الشمس، أي 2 × 10³⁰ كيلوغرام. كتلة الأرض أقل بنحو 333000 مرة.

قيراط

القيراط يقيس وزن الأحجار الكريمة والمعادن الموجودة في المجوهرات. القيراط الواحد يساوي 200 مليجرام. ويرتبط الاسم والحجم نفسه ببذور شجرة الخروب (بالإنجليزية: carob، ويُنطق "الخروب"). وكان القيراط الواحد يساوي وزن بذرة هذه الشجرة، وكان المشترون يحملون بذورهم معهم للتحقق مما إذا كانوا يتعرضون للخداع من قبل بائعي المعادن والأحجار الكريمة. كان وزن العملة الذهبية في روما القديمة يساوي 24 بذرة خروب، ولذلك بدأ استخدام القيراط للإشارة إلى كمية الذهب الموجودة في السبيكة. 24 قيراطًا من الذهب الخالص، و12 قيراطًا عبارة عن نصف سبيكة ذهبية، وهكذا.

كبير

تم استخدام الحبوب كمقياس للوزن في العديد من البلدان قبل عصر النهضة. وكان يعتمد على وزن الحبوب، وخاصة الشعير، وغيرها من المحاصيل الشعبية في ذلك الوقت. والحبة الواحدة تعادل حوالي 65 ملليجرام. وهذا يزيد قليلاً عن ربع قيراط. وحتى انتشار القيراط، كانت الحبوب تستخدم في المجوهرات. ولا يزال مقياس الوزن هذا يستخدم حتى يومنا هذا لقياس كتلة البارود والرصاص والسهام ورقائق الذهب في طب الأسنان.

وحدات أخرى من الكتلة

وفي البلدان التي لا يتم اعتماد النظام المتري فيها، يتم استخدام النظام الإمبراطوري البريطاني. على سبيل المثال، في المملكة المتحدة والولايات المتحدة الأمريكية وكندا، يتم استخدام الجنيهات والأحجار والأوقية على نطاق واسع. الجنيه الواحد يساوي 453.6 جرام. تستخدم الحجارة بشكل رئيسي فقط لقياس وزن جسم الإنسان. يبلغ وزن الحجر الواحد حوالي 6.35 كيلوجرامًا أو 14 رطلاً بالضبط. تستخدم الأوقية في المقام الأول في وصفات الطبخ، وخاصة للأطعمة في أجزاء صغيرة. أونصة واحدة هي 1/16 رطل، أو حوالي 28.35 جرام. في كندا، التي اعتمدت النظام المتري رسميًا في السبعينيات، تُباع العديد من المنتجات بوحدات إمبراطورية مستديرة، مثل رطل واحد أو 14 أونصة سائلة، ولكن يتم تصنيفها بالوزن أو الحجم بالوحدات المترية. في اللغة الإنجليزية، يسمى هذا النظام "القياس الناعم" (الإنجليزية). متري ناعم) على عكس النظام المتري الجامد (م. متري صعب)، حيث يُشار إلى الوزن المدور بالوحدات المترية على العبوة. تُظهر هذه الصورة عبوات المواد الغذائية "المترية الناعمة" مع الوزن بالوحدات المترية فقط والحجم بالوحدات المترية والإمبراطورية.

هل تجد صعوبة في ترجمة وحدات القياس من لغة إلى أخرى؟ الزملاء على استعداد لمساعدتك. انشر سؤالاً في TCTermsوفي غضون دقائق قليلة سوف تتلقى إجابة.

الكيمياء هي علم المواد وتحولاتها إلى بعضها البعض.

المواد هي مواد نقية كيميائيا

المادة النقية كيميائيا هي مجموعة من الجزيئات التي لها نفس التركيب النوعي والكمي ونفس البنية.

CH 3 -O-CH 3 -

CH 3 -CH 2 -أوه

الجزيء - أصغر جزيئات المادة التي لها جميع خواصها الكيميائية؛ يتكون الجزيء من ذرات.

الذرة هي جسيم غير قابل للتجزئة كيميائيا وتتكون منه الجزيئات. (بالنسبة للغازات النبيلة، الجزيء والذرة متماثلان، He, Ar)

الذرة عبارة عن جسيم محايد كهربائيًا يتكون من نواة موجبة الشحنة تتوزع حولها الإلكترونات سالبة الشحنة وفقًا لقوانينها المحددة بدقة. علاوة على ذلك، فإن الشحنة الإجمالية للإلكترونات تساوي شحنة النواة.

تتكون نواة الذرة من بروتونات موجبة الشحنة (p) ونيوترونات (n) لا تحمل أي شحنة. الاسم الشائع للنيوترونات والبروتونات هو النيوكليونات. كتلة البروتونات والنيوترونات متساوية تقريبًا.

تحمل الإلكترونات (e-) شحنة سالبة تساوي شحنة البروتون. تبلغ كتلة e حوالي 0.05% من كتلة البروتون والنيوترون. وهكذا فإن كتلة الذرة بأكملها تتركز في نواتها.

الرقم p في الذرة، الذي يساوي شحنة النواة، يسمى الرقم التسلسلي (Z)، لأن الذرة متعادلة كهربائياً، والرقم e يساوي الرقم p.

العدد الكتلي (A) للذرة هو مجموع البروتونات والنيوترونات الموجودة في النواة. وعليه فإن عدد النيوترونات في الذرة يساوي الفرق بين A وZ (العدد الكتلي للذرة والعدد الذري) (N=A-Z).

17 35 Cl Р=17، N=18، Z=17. 17r + , 18n 0 , 17е - .

النيوكليونات

يتم تحديد الخواص الكيميائية للذرات من خلال تركيبها الإلكتروني (عدد الإلكترونات)، والذي يساوي العدد الذري (الشحنة النووية). ولذلك، فإن جميع الذرات التي لها نفس الشحنة النووية تتصرف كيميائيًا بنفس الطريقة ويتم حسابها على أنها ذرات لنفس العنصر الكيميائي.

العنصر الكيميائي عبارة عن مجموعة من الذرات لها نفس الشحنة النووية. (110 عنصر كيميائي).

يمكن للذرات، التي لها نفس الشحنة النووية، أن تختلف في العدد الكتلي، والذي يرتبط بعدد مختلف من النيوترونات في نواتها.

الذرات التي لها نفس Z ولكن أعدادها الكتلية مختلفة تسمى النظائر.

17 35 سل 17 37 سل

نظائر الهيدروجين H:

التسمية: 1 1 ن 1 2 د 1 3 ت

الاسم: بروتيوم الديوتيريوم التريتيوم

التكوين الأساسي: 1ر 1ر+1ن 1ر+2ن

البروتيوم والديوتيريوم مستقران

اضمحلال التريتيوم (المشع) يستخدم في القنابل الهيدروجينية.

وحدة كتلة ذرية. رقم أفوجادرو. مول.

كتل الذرات والجزيئات صغيرة جدًا (حوالي 10 -28 إلى 10 -24 جم)؛ ومن أجل عرض هذه الكتل عمليًا، يُنصح بإدخال وحدة القياس الخاصة بك، والتي من شأنها أن تؤدي إلى مقياس مناسب ومألوف.

وبما أن كتلة الذرة تتركز في نواتها التي تتكون من بروتونات ونيوترونات متساوية تقريبا في الكتلة، فمن المنطقي اعتبار كتلة النيوكليون الواحد وحدة للكتلة الذرية.

اتفقنا على أن نأخذ واحدًا على اثني عشر من نظير الكربون، الذي له بنية متناظرة للنواة (6p+6n)، كوحدة كتلة الذرات والجزيئات. وتسمى هذه الوحدة بوحدة الكتلة الذرية (amu)، وهي تساوي عدديًا كتلة نيوكليون واحد. في هذا المقياس، تكون كتل الذرات قريبة من القيم الصحيحة: He-4؛ ال-27؛ Ra-226 a.u.m......

دعونا نحسب كتلة 1 amu بالجرام.

1/12 (12 درجة مئوية) = =1.66*10 -24 جم/a.m

دعونا نحسب عدد amu الموجود في 1 جرام.

ن أ = 6.02 *-رقم أفوجادرو

تسمى النسبة الناتجة رقم أفوجادرو وتظهر عدد amu الموجود في 1 جرام.

يتم التعبير عن الكتل الذرية الواردة في الجدول الدوري بوحدة amu

الكتلة الجزيئية هي كتلة الجزيء، معبرًا عنها بـ amu، ويتم العثور عليها كمجموع كتل جميع الذرات التي تشكل جزيءًا معينًا.

م (1 جزيء H 2 SO 4) = 1*2+32*1+16*4= 98 وحدة دولية.

للانتقال من amu إلى 1g، وهو المستخدم عمليا في الكيمياء، تم إدخال حساب جزء لكمية المادة، حيث يحتوي كل جزء على عدد N A من الوحدات الهيكلية (الذرات، الجزيئات، الأيونات، الإلكترونات). في هذه الحالة، كتلة هذا الجزء، المسمى 1 مول، معبرًا عنها بالجرام، تساوي عدديًا الكتلة الذرية أو الجزيئية المعبر عنها بوحدة amu.

لنجد كتلة 1 mol H 2 SO 4:

M(1 مول H2SO4)=

98a.u.m*1.66**6.02*=

كما ترون، الكتل الجزيئية والمولية متساوية عدديا.

1 مول– كمية المادة التي تحتوي على عدد أفوجادرو من الوحدات البنائية (ذرات، جزيئات، أيونات).

الوزن الجزيئي (م)- كتلة 1 مول من المادة معبر عنها بالجرام.

كمية المادة - V (مول)؛ كتلة المادة م(ز); الكتلة المولية M(g/mol) - مرتبطة بالعلاقة: V=;

2H 2 O+ O 2 2H 2 O

2 مول 1 مول

2. القوانين الأساسية للكيمياء

قانون ثبات تكوين المادة - المادة النقية كيميائيا، بغض النظر عن طريقة التحضير، لها دائما تركيبة نوعية وكمية ثابتة.

CH3+2O2=CO2+2H2O

NaOH+HCl=NaCl+H2O

تسمى المواد ذات التركيب الثابت الدالتونيت. كاستثناء، المواد ذات التركيب غير المتغير معروفة - بيرثوليت (أكاسيد، كربيدات، نيتريدات)

قانون حفظ الكتلة (لومونوسوف) - كتلة المواد التي تدخل في التفاعل تساوي دائمًا كتلة منتجات التفاعل. ويترتب على ذلك أن الذرات لا تختفي أثناء التفاعل ولا تتشكل، بل تنتقل من مادة إلى أخرى. وهذا هو أساس اختيار المعاملات في معادلة التفاعل الكيميائي، حيث يجب أن يكون عدد ذرات كل عنصر في الطرفين الأيمن والأيسر من المعادلة متساويين.

قانون المعادلات - في التفاعلات الكيميائية، تتفاعل المواد وتتشكل بكميات مساوية لمعادلها (كم عدد معادلات مادة واحدة يتم استهلاكها، بالضبط نفس عدد معادلاتها يتم استهلاكها أو تكوينها من مادة أخرى).

المكافئ هو كمية المادة التي تضيف أو تستبدل أو تطلق مولًا واحدًا من ذرات H (أيونات) أثناء التفاعل، وتسمى الكتلة المكافئة المعبر عنها بالجرام بالكتلة المكافئة (E).

قوانين الغاز

قانون دالتون - الضغط الكلي لخليط الغاز يساوي مجموع الضغوط الجزئية لجميع مكونات خليط الغاز.

قانون أفوجادرو: الحجوم المتساوية من الغازات المختلفة تحت نفس الظروف تحتوي على عدد متساو من الجزيئات.

النتيجة: مول واحد من أي غاز في الظروف العادية (t=0 درجة أو 273K و P=1 ضغط جوي أو 101255 باسكال أو 760 ملم زئبقي) يحتل V=22.4 لترًا.

V الذي يشغل مول واحد من الغاز يسمى الحجم المولي Vm.

بمعرفة حجم الغاز (خليط الغاز) وVm في ظل ظروف معينة، من السهل حساب كمية الغاز (خليط الغاز) =V/Vm.

تربط معادلة مندليف-كلابيرون كمية الغاز بالظروف التي يوجد فيها. الكهروضوئية = (م / م) * RT = * RT

عند استخدام هذه المعادلة، يجب التعبير عن جميع الكميات الفيزيائية بوحدة النظام الدولي للوحدات: ضغط الغاز p (باسكال)، حجم الغاز V (لتر)، كتلة الغاز m (كجم)، الكتلة المولية M (كجم/مول)، T- درجة الحرارة على مقياس مطلق (K)، كمية الغاز Nu (mol)، ثابت غاز R = 8.31 J/(mol*K).

D - الكثافة النسبية لغاز واحد مقارنة بآخر - توضح نسبة الغاز M إلى الغاز M، التي تم اختيارها كمعيار، عدد المرات التي يكون فيها غاز أثقل من غاز آخر D = M1 / ​​​​M2.

طرق التعبير عن تركيب خليط من المواد.

الكسر الكتلي W - نسبة كتلة المادة إلى كتلة الخليط بأكمله W=((م خليط)/(محلول))*100%

الكسر المولي æ هو نسبة عدد المواد إلى العدد الإجمالي لجميع المواد. في الخليط.

معظم العناصر الكيميائية في الطبيعة موجودة كخليط من نظائر مختلفة؛ بمعرفة التركيب النظائري للعنصر الكيميائي، معبرًا عنه بالكسور المولية، يتم حساب القيمة المتوسطة المرجحة للكتلة الذرية لهذا العنصر، والتي يتم تحويلها إلى ISHE. А= Σ (æi*Аi)= æ1*А1+ æ2*А2+…+ æn*Аn، حيث æi هو الكسر المولي للنظير i-th، Аi هي الكتلة الذرية للنظير i-th.

جزء الحجم (φ) هو نسبة Vi إلى حجم الخليط بأكمله. φi=السادس/VΣ

وبمعرفة التركيب الحجمي لخليط الغاز يتم حساب Mav لخليط الغاز. Мсл= Σ (φi*Mi)= φ1*М1+ φ2*М2+…+ φn*Мn

ويساوي 1/12 من كتلة هذه النويدة.

يوصى باستخدامه من قبل IUPAP في وIUPAC منذ سنوات. يُنصح باستخدام المصطلحات الإنجليزية رسميًا وحدة الكتلة الذرية (amu)وأكثر دقة - وحدة الكتلة الذرية الموحدة (u.a.m.u.)(وحدة ذرية عالمية للكتلة، ولكنها تستخدم بشكل أقل في المصادر العلمية والتقنية باللغة الروسية).

1 أ. em، معبرًا عنها بالجرام، تساوي عدديًا مقلوب عدد أفوجادرو، أي 1/N A، معبرًا عنها بـ mol -1. الكتلة المولية لعنصر معين، معبرًا عنها بالجرام لكل مول، تساوي عدديًا كتلة جزيء هذا العنصر، معبرًا عنها بـ a. يأكل.

نظرًا لأن كتل الجسيمات الأولية يتم التعبير عنها عادةً بالإلكترون فولت، فإن عامل التحويل بين eV وa مهم. يأكل. :

1 أ. إم ≈ 0.931 494 028(23) GeV/ ج²; 1 جيجا إلكترون فولت/ ج² ≈ 1.073 544 188(27) أ. م 1 أ. م كجم

قصة

تم تقديم مفهوم الكتلة الذرية بواسطة جون دالتون في عام 1995؛ وكانت وحدة قياس الكتلة الذرية في البداية كتلة ذرة الهيدروجين (ما يسمى مقياس الهيدروجين). نشر بيرسيليوس جدولًا للكتل الذرية يشير إلى الكتلة الذرية للأكسجين، والتي كانت تساوي 103. وساد نظام بيرسيليوس للكتل الذرية حتى ستينيات القرن التاسع عشر، عندما اعتمد الكيميائيون مرة أخرى مقياس الهيدروجين. لكنهم تحولوا إلى مقياس الأكسجين، والذي بموجبه تم أخذ 1/16 من الكتلة الذرية للأكسجين كوحدة للكتلة الذرية. بعد اكتشاف نظائر الأكسجين (16O، 17O، 18O)، بدأ تحديد الكتل الذرية على مقياسين: الكيميائي، الذي يعتمد على 1/16 من متوسط ​​كتلة ذرة الأكسجين الطبيعية، والفيزيائي، مع وحدة كتلة تساوي 1/16 من كتلة نويدات الذرة 16 O. وكان لاستخدام مقياسين عدد من العيوب، ونتيجة لذلك تحولوا إلى مقياس كربون واحد.

روابط

• الثوابت الفيزيائية الأساسية --- القائمة الكاملة

ملحوظات

الكتلة الذريةهو مجموع كتل جميع البروتونات والنيوترونات والإلكترونات التي تشكل الذرة أو الجزيء. وبالمقارنة مع البروتونات والنيوترونات، فإن كتلة الإلكترونات صغيرة جدًا، لذلك لا تؤخذ بعين الاعتبار في الحسابات. على الرغم من أن هذا ليس صحيحًا رسميًا، إلا أن المصطلح غالبًا ما يستخدم للإشارة إلى متوسط ​​الكتلة الذرية لجميع نظائر العنصر. وهذه في الواقع كتلة ذرية نسبية، وتسمى أيضًا الوزن الذريعنصر. الوزن الذري هو متوسط ​​الكتل الذرية لجميع نظائر العنصر الموجود في الطبيعة. يجب على الكيميائيين التفريق بين هذين النوعين من الكتلة الذرية عند القيام بعملهم - على سبيل المثال، قد تؤدي الكتلة الذرية غير الصحيحة إلى نتيجة غير صحيحة لحاصل التفاعل.

خطوات

إيجاد الكتلة الذرية من الجدول الدوري للعناصر

تعلم كيفية كتابة الكتلة الذرية.يمكن التعبير عن الكتلة الذرية، أي كتلة ذرة أو جزيء معين، بوحدات النظام الدولي القياسية (SI) - الجرام والكيلوجرام وما إلى ذلك. ومع ذلك، نظرًا لأن الكتل الذرية المعبر عنها بهذه الوحدات صغيرة للغاية، فغالبًا ما يتم كتابتها بوحدات الكتلة الذرية الموحدة، أو amu للاختصار. – وحدات الكتلة الذرية . وحدة الكتلة الذرية الواحدة تساوي 1/12 كتلة النظير القياسي الكربون-12.

• وحدة الكتلة الذرية تميز الكتلة مول واحد من عنصر معين بالجرام. هذه القيمة مفيدة جدًا في الحسابات العملية، حيث يمكن استخدامها لتحويل كتلة عدد معين من الذرات أو جزيئات مادة معينة بسهولة إلى مولات، والعكس صحيح.

1. أوجد الكتلة الذرية في الجدول الدوري.تحتوي معظم الجداول الدورية القياسية على الكتل الذرية (الأوزان الذرية) لكل عنصر. عادة، يتم إدراجها كرقم في أسفل خلية العنصر، أسفل الحروف التي تمثل العنصر الكيميائي. عادةً لا يكون هذا عددًا صحيحًا، بل كسرًا عشريًا.

   تذكر أن الجدول الدوري يعطي متوسط ​​الكتل الذرية للعناصر.كما ذكرنا سابقًا، فإن الكتل الذرية النسبية المعطاة لكل عنصر في الجدول الدوري هي متوسط ​​كتل جميع نظائر الذرة. تعتبر هذه القيمة المتوسطة ذات قيمة للعديد من الأغراض العملية: على سبيل المثال، يتم استخدامها في حساب الكتلة المولية للجزيئات التي تتكون من عدة ذرات. ومع ذلك، عندما تتعامل مع ذرات فردية، فإن هذه القيمة عادة لا تكون كافية.

   • وبما أن متوسط ​​الكتلة الذرية هو متوسط ​​عدة نظائر، فإن القيمة الموضحة في الجدول الدوري ليست كذلك دقيققيمة الكتلة الذرية لأي ذرة واحدة.
   • يجب حساب الكتل الذرية للذرات الفردية مع الأخذ بعين الاعتبار العدد الدقيق للبروتونات والنيوترونات في الذرة الواحدة.

حساب الكتلة الذرية للذرة الفردية

1. أوجد العدد الذري لعنصر معين أو نظائره.العدد الذري هو عدد البروتونات الموجودة في ذرات العنصر ولا يتغير أبدًا. على سبيل المثال، جميع ذرات الهيدروجين، و فقطلديهم بروتون واحد. العدد الذري للصوديوم هو 11 لأنه يحتوي على أحد عشر بروتونًا في نواته، بينما العدد الذري للأكسجين هو ثمانية لأنه يحتوي على ثمانية بروتونات في نواته. يمكنك العثور على العدد الذري لأي عنصر في الجدول الدوري - في جميع إصداراته القياسية تقريبًا، يُشار إلى هذا الرقم أعلى حرف العنصر الكيميائي. العدد الذري هو دائما عدد صحيح موجب.

   • لنفترض أننا مهتمون بذرة الكربون. تحتوي ذرات الكربون دائما على ستة بروتونات، لذلك نعلم أن عددها الذري هو 6. وبالإضافة إلى ذلك، نرى أنه في الجدول الدوري، في أعلى الخلية التي تحتوي على الكربون (C) يوجد الرقم "6"، مما يدل على أن العدد الذري عدد الكربون هو ستة
   • لاحظ أن العدد الذري لعنصر ما لا يرتبط بشكل فريد بكتلته الذرية النسبية في الجدول الدوري. على الرغم من أنه، خاصة بالنسبة للعناصر الموجودة في أعلى الجدول، قد يبدو أن الكتلة الذرية للعنصر هي ضعف العدد الذري، إلا أنه لا يتم حسابها أبدًا عن طريق ضرب العدد الذري في اثنين.

2. أوجد عدد النيوترونات الموجودة في النواة.يمكن أن يختلف عدد النيوترونات باختلاف ذرات نفس العنصر. عندما يكون لذرتين من نفس العنصر نفس العدد من البروتونات أعداد مختلفة من النيوترونات، فإنهما يكونان نظائر مختلفة لذلك العنصر. على عكس عدد البروتونات، الذي لا يتغير أبدًا، فإن عدد النيوترونات في ذرات عنصر معين يمكن أن يتغير غالبًا، لذلك يتم كتابة متوسط ​​الكتلة الذرية لعنصر ما ككسر عشري بقيمة تقع بين رقمين صحيحين متجاورين.

   اجمع عدد البروتونات والنيوترونات.وستكون هذه الكتلة الذرية لهذه الذرة. تجاهل عدد الإلكترونات التي تحيط بالنواة - كتلتها الإجمالية صغيرة للغاية، لذا ليس لها أي تأثير تقريبًا على حساباتك.

حساب الكتلة الذرية النسبية (الوزن الذري) للعنصر

1. تحديد النظائر الموجودة في العينة.يحدد الكيميائيون غالبًا نسب النظائر لعينة معينة باستخدام أداة خاصة تسمى مطياف الكتلة. لكن في التدريب، سيتم توفير هذه البيانات لك في الواجبات والاختبارات وما إلى ذلك على شكل قيم مأخوذة من الأدبيات العلمية.

   • في حالتنا، لنفترض أننا نتعامل مع نظيرين: الكربون 12 والكربون 13.

2. تحديد الوفرة النسبية لكل نظير في العينة.لكل عنصر، توجد نظائر مختلفة بنسب مختلفة. يتم التعبير عن هذه النسب دائمًا كنسب مئوية. بعض النظائر شائعة جدًا، في حين أن البعض الآخر نادر جدًا، وفي بعض الأحيان نادر جدًا بحيث يصعب اكتشافه. يمكن تحديد هذه القيم باستخدام قياس الطيف الكتلي أو العثور عليها في كتاب مرجعي.

   • لنفترض أن تركيز الكربون-12 هو 99% والكربون-13 هو 1%. نظائر الكربون الأخرى حقًاموجودة، ولكن بكميات صغيرة جدًا بحيث يمكن إهمالها في هذه الحالة.

3. اضرب الكتلة الذرية لكل نظير في تركيزه في العينة.اضرب الكتلة الذرية لكل نظير في النسبة المئوية لوفرة (معبر عنها بالكسر العشري). لتحويل النسب المئوية إلى عدد عشري، ما عليك سوى قسمتها على 100. يجب دائمًا أن يكون مجموع التركيزات الناتجة 1.

   • تحتوي عينتنا على الكربون 12 والكربون 13. إذا كان الكربون-12 يشكل 99% من العينة والكربون-13 يشكل 1%، فاضرب 12 (الكتلة الذرية للكربون-12) في 0.99 و13 (الكتلة الذرية للكربون-13) في 0.01.
   • تعطي الكتب المرجعية نسبًا مئوية بناءً على الكميات المعروفة لجميع نظائر عنصر معين. تحتوي معظم كتب الكيمياء المدرسية على هذه المعلومات في جدول في نهاية الكتاب. بالنسبة للعينة قيد الدراسة، يمكن أيضًا تحديد التركيزات النسبية للنظائر باستخدام مطياف الكتلة.

4. قم بإضافة النتائج.قم بتلخيص نتائج الضرب التي حصلت عليها في الخطوة السابقة. نتيجة لهذه العملية، ستجد الكتلة الذرية النسبية للعنصر الخاص بك - متوسط ​​قيمة الكتل الذرية لنظائر العنصر المعني. عندما يتم النظر إلى عنصر ككل، بدلاً من نظير محدد لعنصر معين، يتم استخدام هذه القيمة.

   • في مثالنا، 12 × 0.99 = 11.88 للكربون-12، و13 × 0.01 = 0.13 للكربون-13. الكتلة الذرية النسبية في حالتنا هي 11.88 + 0.13 = 12,01 .

• بعض النظائر أقل استقرارًا من غيرها: فهي تتحلل إلى ذرات عناصر تحتوي على عدد أقل من البروتونات والنيوترونات في النواة، مما يؤدي إلى إطلاق الجسيمات التي تشكل النواة الذرية. وتسمى هذه النظائر المشعة.