العدد الذري والعدد الكتلي: تعاريف وأهمية في الكيمياء

ما هو العدد الذري؟

العدد الذري يُعرف بأنه عدد البروتونات داخل نواة الذرة، ويرمز له بـ (Z). يعد هذا الرقم أساسياً لتحديد نوع العنصر وخصائصه الكيميائية.

من المهم أن نشير إلى أن العناصر في الجدول الدوري تُرتب وفقاً للعدد الذري بشكل تصاعدي، وهو اكتشاف يعود للعالم هنري موزلي. يظهر العدد الذري دائماً في الجزء العلوي من خانة العنصر في الجدول الدوري، بينما عند الإشارة إلى العنصر في صيغته الكيميائية، يُكتب العدد الذري في الجهة اليسرى بتمثيل بالرقم الصغير أسفل الاسم الكيميائي.

ما هو العدد الكتلي؟

العدد الكتلي يُعرّف بأنه مجموع عدد البروتونات والنيوترونات في الذرة، ويُعبر عنه بالمعادلة التالية:

العدد الكتلي = عدد البروتونات + عدد النيوترونات

يرمز له بـ (A)، وعادة ما يُعرض في الجدول الدوري أسفل العنصر. وعند الإشارة إلى العنصر، يُكتب العدد الكتلي على يسار العنصر كرقم صغير فوق اسمه.

تجدر الإشارة إلى أن كتلة الإلكترونات لا تُحسب عند تحديد العدد الكتلي، نظراً لصغر كتلتها التي تعادل حوالي 1/1800 من كتلة البروتون. كما أن العدد الكتلي لأي ذرة يمثل تقريباً الكتلة الذرية إلى أقرب عدد صحيح. علاوة على ذلك، تمتلك النظائر المختلفة لنفس العنصر أعداداً كتيلية مختلفة، وذلك بسبب وجود أعداد مختلفة من النيوترونات فيها.

العلاقة بين العدد الذري وسلوك العنصر الكيميائي

يمكن تحديد الخصائص الكيميائية للعنصر من خلال عدد البروتونات، والذي يتساوى مع عدد الإلكترونات في الذرة المتعادلة. إذ من خلال معرفة عدد الإلكترونات، يمكن إدراك التوزيع الإلكتروني الخاص بالعنصر وطبيعة إلكترونات التكافؤ في المدار الخارجي. حيث تلعب هذه الإلكترونات دوراً حيوياً في تحديد قدرة الذرة على مشاركة إلكتروناتها وتكوين الروابط الكيميائية خلال التفاعلات.

أمثلة على حساب العدد الذري والعدد الكتلي

تُستخدم الأعداد الذرية والكتلية لتشكيل فهم شامل عن الذرات والعناصر من حيث خصائصها وسلوكها. يتم ذلك عبر معرفة أعداد البروتونات، الإلكترونات، والنيوترونات. فيما يلي بعض الأمثلة التوضيحية:

• المثال (1): ذرة عددها الذري 9، وعددها الكتلي 19. تحديد عدد البروتونات، الإلكترونات، والنيوترونات:
  • الحل:
    • عدد البروتونات = 9، حيث يُعادل عدد البروتونات العدد الذري دائماً.
    • عدد الإلكترونات = 9، لأنه في الذرة المتعادلة، تساوي عدد البروتونات عدد الإلكترونات.
    • عدد النيوترونات = 10، ويُحسب بطرح العدد الذري من العدد الكتلي، أي: عدد النيوترونات = العدد الكتلي – العدد الذري.

• المثال (2): حساب عدد النيوترونات في ذرة الكلور (Cl) التي عددها الذري 17 وعددها الكتلي 35:
  • الحل: بالنظر إلى أن العدد الذري يساوي عدد البروتونات، والعدد الكتلي يُعطي المعادلة: 35 = 17 + عدد النيوترونات. وبالتالي، فإن عدد النيوترونات = 35 – 17 = 18 نيوتروناً.

• المثال (3): ذرة الصوديوم، العدد الذري لها هو 11. حساب عدد البروتونات والإلكترونات:
  • الحل: العدد الذري = عدد البروتونات = عدد الإلكترونات في الذرة المتعادلة، وبالتالي يوجد 11 بروتون و11 إلكترون.

• المثال (4): حساب عدد البروتونات، النيوترونات، والإلكترونات في الذرة المتعادلة لعنصري البورون (B₁₀) والزئبق (Hg₁₉₉⁸⁰):
  • الحل:
    • عدد البروتونات في ذرة البورون = 5، لذا فإن عدد البروتونات = 5، وعدد الإلكترونات = 5، وعدد النيوترونات = 5.
    • عدد البروتونات في ذرة الزئبق = 80، لذا فإن عدد البروتونات = 80، عدد الإلكترونات = 80، وعدد النيوترونات = 119.

الأعداد الذرية والكتلية لأشهر العناصر الكيميائية

يستعرض الجدول أدناه الأعداد الذرية والكتلية لبعض العناصر المعروفة، مرتبة من المجموعة الأولى إلى المجموعة الثامنة: