2 – ذرة الهيدروجين والعناصر الذرية

2 – ذرة الهيدروجين والعناصر الذرية

كنا اشرنا سابقاً الى ذرة الهيدروجين التي تتكون من بروتون وحيد والكترون يدور حوله بمهنى آخر نواة والكترون يدور حول النواة
توصف ذرات العناصر في الطبيعة بثلاث قيم مميزة لكل عنصر كيميائي
عدد الكتلة A وهو عدد البروتونات والنترونات في نواة العنصر
العدد الذري Z وهو عدد البروتونات في مواة العنصر وهو رقم مميز لكل عنصر في الطبيعة
التكافؤ V وهو عدد الالكترونات السطحية التي تشارك في التفاعلات الكيميائية
لننظر الى ذرة الهيدروجين ونبحث عن هذه الخواص في الهيدروجين :
ا - تحوي ذرة الهيدروجين على بروتون وحيد والكترون وحيد ولا يوجد فيها نترون وبالتالي
A = 1
Z = 1
V = 1
وبناء عليه نقول ان كتلة ذرة الهيدروجين تساوي الواحد ويرمز لها بـ H
وقد تبين ان هذا الكلام ليس دقيقا , فهناك نوعين آخرين للهيدروجين
ب – الديتريوم وهو هيدروجين يحوي في نواته بروتون ونترون والكترون مداري وحيد وبالتالي :
A = 2
Z = 1
V = 1
نسبته في الطبيعة لا تتجاوز 0.015 % والباقي 99.985 % من النموذج ا
ج – التريتريوم وهو هيدروجين يحوي في نواته على نترونين وبروتون , والكنرون مداري وبالتالي :
A = 3
Z = 1
V = 1
التريتريوم هيروجين له نشاط اشعاعي ولا يتوفر في الطبيعة ولكنه ينشأ في سلاسل التفاعلات النووية
اما الديتريو مفهو مادة شديدة الاهمية في التفاعلات النووية ويمكن الحصول عليه بالتحليل الكهربائي للماء حيث ينطلق الاوكسجين والهيدروجين العادي ويبقى الديتريوم وهي الطريقة الوحيدة فيما اعلم للحصول على الديتريوم
وهو معروف بالاوساط التجارية بالماء الثقيل

يبلغ عدد العناصر الكيميائية في الطبيعة مئة وعنصرين , تختلف عن بعضها البعض بالعدد الذري المميز لكل عنصر من العناصر, أي بعنى آخر تتمايز عن بعضها بعدد البرتونات في النواة.
العنصر الثاني في الطبيعة ويدعى الهليوم ويرمز له بـ He وله الخواص التالية :
A = 4
Z = 2
V = 0
المميز للهليوم هو رقم التكافؤ الذي يساوي الصفر بمعنى انه لا يشارك في التفاعلات الكيميائية , وكما هو معلوم عن الهليوم انه غاز خامل ليس له نشاط كيميائي, كما انه احد نواتج النشاط الاشعاعي الطبيعي للعناصر المشعة مثل اليورانيوم , وعبر عنه كناتج اشعاعي بأشعة ألفا α
كما يمكن الحصول عليه كناتج في تفاعلات الاندماج التي تجرى في النجوم ويتحول بموجبها الهيدروجين الى هليوم وطاقة وفق المعادلة : 4(H1) ►1(He4)+2e+Power
حيث تصف هذه المعادلة ان كل اربعة ذرات هيدروجين تتحول الى ذرة هليوم واحدة والكترونين وطاقة
ويمكن الحصول ايضا على ذرة الهليوم من الماء الثقيل المشار اليه آنفا وفق المعادلتين : H2+H2 ►H3+H1 ►He3+β
في المجموع الاول نقذف ذرة ديتريوم بذرة ديتريوم اخرى فنحصل على ذرة تريتريوم نشيطة بطبيعتها وذرة هيروجين عادي وكما قلنا سابقا ان التريتريوم عنصر نشيط يقوم بإشعاع الطاقة β التي هي عبارة عن الكترونات ذات طاقة حركية
ونفسر هذه المعادلة بالطريقة التالية :
H3 عنصر مشع غير مستقر تحوي نواته على بروتون ونترونين , يقوم النترون بإشعاع طاقة ضوئية تتفكك الى الكترون وبوزيترون , و ينطلق الالكترون ويعود البوزيترون ليتحد مع النترون الاصلي ليشكل بروتونا يجعل العدد الذري للنواة الاصلية Z=2 وهذا يعني ظهور عنصر جديد هو الهليوم He
بطرق مشابهة لهذا التفاعل يمكن الحصول على جميع العناصر في الطبيعة انطلاقا من ذرة الهيدروجين
هذه الفلسفة تشير اليها الأية الكريمة: سورة هود.
الآية: 7 {وهو الذي خلق السماوات والأرض في ستة أيام وكان عرشه على الماء ليبلوكم أيكم أحسن عملا ولئن قلت إنكم مبعوثون من بعد الموت ليقولن الذين كفروا إن هذا إلا سحر مبين}.
فالهيدروجين تعني باللاتيني مولد الماء, وقد صيغت نظريات نشوء الكون على اعتبار ان الكون كان سديما غازيا من الهيدروجين, ثم حدث انفجار عظيم شكل الكون والمجرات والنجوم والكواكب
وتشير الآية الكريمة :
سورة الأنبياء.
الآيات: 30 - 33 {أولم ير الذين كفروا أن السماوات والأرض كانتا رتقا ففتقناهما وجعلنا من الماء كل شيء حي أفلا يؤمنون، وجعلنا في الأرض رواسي أن تميد بهم وجعلنا فيها فجاجا سبلا لعلهم يهتدون، وجعلنا السماء سقفا محفوظا وهم عن آياتها معرضون}
الى هذه الفلسفة كما تشير الى ان الحياة لا توجد الا حيث يوجد الماء
كلمة ماء هنا لها مفهومين فلو اعتبرناها الهيدروجين بحد ذاته لكان كل الوم حي على اعتبار ان الهيدروجين المادة الاولية للكون
اما اذا اعتبرناها الماء المعروف - وهو اقرب الى الواقع - فلا توجد حياة الا حيث يوجد الماء !
وقد رصدت الاوساط العلمية جائزة ضخمة لمن يقدم معلومات عن جزء صغير من الثانية لما قبل حادثة الانفجار العظيم

اذن جميع العناصر الكيميائية منشؤها الهيدروجين وكل عنصر يحوي على نواة لها عدد كتلة و ذري مميز يقايله نفس العدد من الالكترونات, تتوزع الالكترونات في طبقات شبه كروية معلومة مركزها النواة , وكلما ابتعد الالكترون عن النواة كلما ضعفت قو الربط بينه وبين النواة.
ويمكن تصنيف العناصر في الطبيعة كهربائيا حسب نشاط الكتروناتها السطحية الى :
مواد ناقلة للتيار تتميز بضعف ارتباط الالكترونات السطحية بالنواة مما يجعلها حرة الحركة في درجة الحرارة العادية , وتستطيع ان تكون حوامل للشحنات الكهربائية
مواد عازلة تتميز بقوة ارتباط الالكترونات السطحية بالنواة, ولا تستطيع التحرر من اسر النواة وبالتالي لا تستطيع نقل الشحنات الكهربائية.

الخلاصة :

*** تتميز ذرة أي عنصر في الطبيعة بثلاث قيم :
A عدد الكتلة
Z العدد الذري
V التكافؤ
*** لكل عنصر في الطبيعة نظائر تتماثل في القيمة Z وتختلف في قيمة A , وتتماثل في سلوكها الكيميائي والكهربائي
*** للهيدروجين نظيرين :
الديتريوم وهو ما يعرف بالماء الثقيل وهو الركن الاساس في التفاعلات النووية وصناعة القنبلة النووية
التريتريوم وهو نظير مشع للطاقة غير مستقر
*** جميع العناصر في الطبيعة يمكن الحصول عليها ابتداء من الهيدروجين, وقد نشأت طبيعيا من تفاعلات الاندماج التي حصلت في غابر السنين من عمر الكون وهو مصداق الآية الكريمة :
سورة هود.
الآية: 7 {وهو الذي خلق السماوات والأرض في ستة أيام وكان عرشه على الماء ليبلوكم أيكم أحسن عملا ولئن قلت إنكم مبعوثون من بعد الموت ليقولن الذين كفروا إن هذا إلا سحر مبين}
*** نشأ الكون من انفجار عظيم لسديم غازي هيدروجيني وتشكل الكون بمجراته ونجومه وكواكبه وهو مصداق الآية الكريمة :
سورة الأنبياء.
الآيات: 30 - 33 {أولم ير الذين كفروا أن السماوات والأرض كانتا رتقا ففتقناهما وجعلنا من الماء كل شيء حي أفلا يؤمنون، وجعلنا في الأرض رواسي أن تميد بهم وجعلنا فيها فجاجا سبلا لعلهم يهتدون، وجعلنا السماء سقفا محفوظا وهم عن آياتها معرضون}
*** المواد الناقلة : هي المواد التي تحوي الكترونات سطحية حرة في درجة الحرارة العادية
*** المواد العازلة هي المواد التي لا تحوي الكترونات سطحية خرة في درجة الحرارة العادية .

ما اعلمه ان الديتريوم كان من اهم مواد التفاعلات النووية في بدايات القرن الماضي
الم يطرأ تطوير على اساليب ومواد الفيزياء النووية ؟

تحية لك

شكر الله لك أخى الفاضل ـ مصطفى.

الاخ حمزة الحقيقة ان التغيرات كثيرة ولكن النشرات نادرة والمعلومات محدودة

وارجو ان تتاح فرصة لتقديم ما نعلم من تطورات وتغيرات

تحية لك