شحنة الإلكترون والبروتون
تحتوي الذرة على جسيمات دون ذرية (أصغر من حجم الذرة)، وهي الإلكترونات والبروتونات والنيوترونات، والبروتون جسيم موجب الشحنة، مقدارها 1.6 × 10^−19 كولوم، يرمز له بالرمز p، يوجد داخل نواة الذرة، أما الإلكترون فهو جسم سالب الشحنة، مقدارها 1.602 × 10^-19 كولوم، يرمز له بالرمز e، يدور حول نواة الذرة.[١]
خصائص الإلكترون والبروتون
البروتون أكبر من الإلكترون، حيث تقدر كتلة البروتون بـ 1.6726 × 10^−27 كجم، وكتلة الإلكترون بـ 9.1093 × 10^-31 كجم، وهي أصغر بكثير من كتلة البروتون (كتلة البروتون أكبر بـ 1836 مرة من كتلة الإلكترون)، ولا يتم احتسابها عند احتساب كتلة الذرة (الكتلة الذرية)، حيث تساوي كتلة الذرة مجموع كتلة البروتونات والنيوترونات في النواة.[١][٢]
يعطي عدد البروتونات في ذرة العنصر عددها الذري، لأن العدد الذري يساوي عدد البروتونات التي يحتويها العنصر في نواته، على سبيل المثال، العدد الذري للصوديوم هو 11؛ أي يحتوي الصوديوم على 11 بروتونًا في النواة، ويتساوى عدد البروتونات والإلكترونات في الذرة المحايدة (متعادلة الشحنة) الواحدة، مثلًا في ذرة الصوديم، يوجد 11 إلكتونًا يدور حول نواتها.[٢]
والبروتون جسيم مستقر؛ لأن عمره المتحلل طويل جدًا، ويحتوي أبسط عنصر كيميائي؛ الهيدروجين، على بروتون واحد فقط، وإلكترون واحد، فإذا فقدت ذرة الهيدروجين إلكترونها، أصبح اسمها أيون الهيدروجين (H +)، الذي يحتوي على بروتون واحد، لذلك، في الكيمياء، يستخدم المصطلح "بروتون" كبديل عن أيون الهيدروجين (H +).[٢]
تدور الإلكترونات في المدارات حوال النواة على شكل أزواج من الإلكترونات، لكل زوج إلكترونان يدوران باتجاه متعاكس، وتُرتب الإلكترونات في المدارات بحسب قاعدة ترتيب الإلكترونات، على سبيل المثال، تحتوي ذرة الهيدروجين على إلكترون واحد فقط في مدارها الأول؛ وبالتالي، فإن ترتيب الإلكترونات لها 1s1، وتتكون الإلكترونات في الذرة من نوعين: الإلكترونات الأساسية أو الداخلية وإلكترونات التكافؤ، حيث تستقر الإلكترونات الأساسية في المدارات الداخلية، ولا تشارك في الترابط الكيميائي، وتتواجد إلكترونات التكافؤ في المدارات الخارجية، وتشارك مباشرة في الترابط الكيميائي.[٢]
تستخدم البروتونات في التفاعلات النووية، وذلك عن طريق إعطاء بروتونات الهيدروجين المتأين سرعات عالية في مسرعات الجسيمات، وتستخدم عادة كمقذوفات لإنتاج ودراسة التفاعلات النووية، حيث تعتبر المكون الرئيسي للأشعة الكونية الأولية وهي من بين منتجات بعض أنواع التفاعلات النووية الاصطناعية، أما الإلكترون فيدخل في تفسير الكهرباء وسريان التيار الكهربائي، والروابط الكيمائية، والخصائص المغناطيسية، والتوصيل الحراري، والتحليل الطيفي، والعديد من الظواهر الأخرى.[٣][٢]
ملخص
- البروتونات جسيمات دون ذرية موجبة الشحنة توجد داخل نوى العناصر، أما الإلكترونات فهي جسيمات دون ذرية سالبة الشحنة تدور حول نوى العناصر في مدارات.
- كتلة البروتون أكبر بكثير من كتلة الإلكترون (بـ 1836 ضعفًا).
- يتساوي عدد الإلكترونات والبروتونات في الذرة المحايدة (المتعادلة كهربائيًا).
- يطلق على عدد البروتونات في الذرة؛ العدد الذري.
- تدخل البوتونات في التفاعلات النووية، أما الإلكترونات فهي مسؤولة عن الروابط الكيمائية، وسريان التيار الكهربائي، والخصائص المغناطيسية، والتوصيل الحراري، والتحليل الطيفي، والعديد من الظواهر الأخرى.
