تا حدود ... سال قبل دانشمندان اعتقاد داشتند، اتم کوچک ترين ذره. تشکيل دهنده. ماده است. با پيشرفت علم و فناوري، دانش و پژوهش گسترش يافت و اطلاعات بيشتري به دست آمد. اين اطلاعات نشان داد اتم ها نيز از ذره هاي کوچک تري ساخته شده اند. در اين فصل به دنياي درون اتم ها مي رويم و با ذرّه هاي تشکيل دهنده. اتم ها و نقش آنها در رفتار و خواص مواد آشنا مي شويم.

ذرّه های سازنده اتم

در علوم هفتم آموختیدکه همهٔ مواد از اتم ساخته شده اند. اتم نیز از ذره های ریزتری به نام الکترون، پروتون و نوترون تشکیل شده است. این ذره ها مانند سایر مواد جرم دارند به طوری که جرم پروتون با نوترون تقریباً برابر است در حالی که جرم الکترون درمقایسه با دو ذرهٔ دیگر بسیار ناچیز است.

برخی از ذره های تشکیل دهندهٔ اتم علاوه برجرم، بار الکتریکی نیز دارند. درجدول ۱ بار الکتریکی و جرم این ذره ها به طور نسبی با هم مقایسه شده اند.



در شکل ۱ ساختاری برای سه عنصر داده شده است. با توجه به شکل، تعداد ذره های سازندهٔ اتم های این سه عنصر را مقایسه کنید. از این مقایسه چه نتیجه ای می گیرید؟



تعداد پروتون های اتم هر عنصر را عدد اتمی آن می گویند.تعداد پروتون های اتم هر عنصر معیّن و ثابت است. با تغییر تعداد پروتون ها، نوع اتم نیز تغییر می کند؛برای مثال وقتی می گویند عدد اتمی کربن برابر ۶ و عدد اتمی هیدروژن برابر ۱ است، نتیجه می گیریم که هر اتم کربن ۶ پروتون و هر اتم هیدروژن یک پروتون دارد.

عنصرها و نشانه شیمیایی آنها

همان طور که می دانید، هر عنصر از یک نوع اتم تشکیل شده است. از میان ۱۱۸ عنصر شناخته شده، حدود ۹۰ عنصر در طبیعت به شکل عنصر یا ترکیب وجود دارند. هر عنصر را با نشانهٔ شیمیایی بخوانید اچ( و عنصر نئون را با نشانهٔ ( H مشخصی نشان می دهند؛ برای نمونه عنصر هیدروژن را با نشانهٔ نشان می دهند. همچنین عدد اتمی عنصرها را در سمت چپ و پایین نشانهٔ شیمیایی می نویسند.

در جدول ۲ نشانهٔ برخی از عنصر ها به همراه عدد اتمی آنها آمده است.

مدلی برای ساختار اتم

آموختید که اتم از ذره های ریزتری ساخته شده است. همچنین می دانید که اتم قابل مشاهده نیست. حال به نظر شما ساختار اتم چگونه است؟ ذره های ریز درون اتم چگونه در کنار هم قرار گرفته اند؟ چگونه می توان رفتار اتم ها را بررسی و مشخص کرد؟ این پرسش ها و پرسش های دیگر، سال ها ذهن دانشمندان را به خود مشغول کرده بود.

برای پاسخ به این پرسش ها باید اطلاعاتی از ساختار درونی اتم داشته باشیم؛برای این منظور دانشمندان آزمایش های مختلفی انجام دادند و با روش های غیرمستقیم اطلاعاتی از درون اتم به دست آوردند. آنها بر اساس اطلاعات به دست آمده، مدل های گوناگونی را برای ساختار اتم ارائه دادند.یکی از این مدل ها را دانشمندی به نام بور ارائه کرد.



مدل بور به مدل منظومهٔ شمسی معروف است؛ زیرا ساختار اتم در این مدل بسیار شبیه منظومهٔ شمسی است. همان طور که در منظومهٔ شمسی سیارات به دورخورشید می چرخند در مدل بور، الکترون ها در مسیرهای دایره ای به نام مدار به دور هسته درحرکت اند. شکل ۲ ساختار اتم های هیدروژن، هلیم، لیتیم، بریلیم و بور را مطابق مدل بور نشان می دهد.

ايزوتوپ ها

نوک مداد از اتم های کربن ساخته شده است. تجربه نشان داده است که همهٔ اتم های کربن تشکیل دهندهٔ نوک مداد، دقیقاً یکسان نیستند. شکل ۳ تعداد ذره های سازندهٔ هستهٔ اتم های کربن را نشان می دهد.



اتم های سازندهٔ اغلب عنصرها مانند عنصر کربن دقیقاً یکسان نیستند. تعداد پروتون های این اتم ها یکسان است؛ اما تعداد نوترون های آنها متفاوت است. به اتم های یک عنصر، که تعداد نوترون متفاوت دارند، ایزوتوپ های آن عنصر می گویند. بنابراین عنصر کربن سه ایزوتوپ دارد.

عددجرمی عنصرها را در سمت چپ و بالای نشانهٔ شیمیایی آنها می نویسند؛ برای نمونه، ساختار اتمی، نشانهٔ شیمیایی، عدد اتمی و عدد جرمی ایزوتوپ های کربن در یک نمونه زغال سنگ در شکل ۴ نشان داده شده است.



از بین ایزوتوپ های هیدروژن، ایزوتوپ هیدروژن با عدد جرمی 3 ناپایدار است و خاصیت پرتوزایی دارد. ایزوتوپ های برخی از عنصرهای دیگر نیز پرتوزا هستند. موادی که ایزوتوپ پرتوزا دارند به ماده پرتو زا معروف اند. با اینکه این مواد خطرناک هستند، کاربردهای مفیدی هم در زندگی دارند.

یون چیست؟

نمک خوراکی یکی از مهم ترین و پرکاربردترین مواد در زندگی و صنعت است. نمک خوراکی، ترکیبی است که از دو عنصر سدیم و کلر تشکیل شده است. در واقع فلز سدیم و گاز کلر در تغییر شیمیایی شرکت می کنند و به مادهٔ جامد و سفید رنگی به نام سدیم کلرید تبدیل می شوند. شکل ۶ ساختار ذره های سازندهٔ این نمک را مطابق مدل بور نشان می دهد.