بنية وهندسة أفراد بعض الأنواع الكيميائية

الفرد الكيميائي دقيقة مجهرية (ذرة، جزيء، شاردة)، والنوع الكيميائي مجموعة كبيرة من الأفراد المتماثلة نتعامل معها عيانيا.

أفراد كيميائية: ذرة الحديد، شاردة الكالسيوم، جزيء الماء الأكسجيني. أنواع كيميائية: الماء الأكسجيني، ملح الطعام، غاز الأوزون، قطعة الذهب.

لا يوجد $\ce{Cu^2+}$ في أي محلول، لأنه يعطي مع الصودا راسبا أزرق. ملاحظة: المعطيات مبسطة، ففي الواقع تترسب شوارد $\ce{Zn^2+}$ تلقائيا في وسط أساسي مثل $pH = 9$.

مع أزرق البروموتيمول: $A$ يأخذ اللون الأخضر، و $B$ الأزرق، و $C$ الأصفر.

$A$ معتدل ولا يحتوي على أي من الأنواع المكشوف عنها: يمكن أن يكون ماء مقطرا.

لا ينقسم؛ رذرفورد؛ موجبة؛ الإلكترونات؛ النوكليونات؛ النيترونات؛ البروتونات؛ العدد الذري أو العدد الشحني؛ يميز العنصر الكيميائي؛ حوالي 1836 مرة من كتلة الإلكترون؛ كتلة النواة.

انتبه، خطأ شائع: «الماء الأكسجيني» (المادة) نوع، و«جزيء الماء الأكسجيني» فرد، رغم أن الصيغة واحدة. الصيغة لا تكفي: اقرأ الكلمة التي قبلها.

$Z = \dfrac{q}{e} = \dfrac{7{,}52 \times 10^{-18}}{1{,}6 \times 10^{-19}} = 47$ و $N = A - Z = 108 - 47 = 61$.

$\ce{^{108}_{47}Ag}$

السحابة تحمل $47$ إلكترونا: $q_{nuage} = -Z \cdot e = -7{,}52 \times 10^{-18}\ C$، والذرة متعادلة.

$m_{Ag} \approx A \cdot m_p = 108 \times 1{,}67 \times 10^{-27} = 1{,}80 \times 10^{-25}\ kg$

$m = 20\ g = 2 \times 10^{-2}\ kg$، إذن:

انتبه، خطأ شائع: التعويض بـ $m = 20$ مباشرة دون تحويل الغرامات إلى الكيلوغرام يعطي نتيجة أكبر بألف مرة.

$238$ هو العدد الكتلي $A$ (عدد النوكليونات)، و $92$ هو العدد الذري $Z$ (عدد البروتونات).

$92$ بروتونا و $238 - 92 = 146$ نيترونا.

$m_U \approx 238 \times 1{,}67 \times 10^{-27} = 3{,}97 \times 10^{-25}\ kg$

$Z = \dfrac{q_2}{e} = \dfrac{9{,}6 \times 10^{-19}}{1{,}6 \times 10^{-19}} = 6$

$A_2 = Z + N_2 = 6 + 8 = 14 \qquad A_1 = (4Z + 2) - A_2 = 26 - 14 = 12$ النواتان $\ce{^{12}_{6}C}$ و $\ce{^{14}_{6}C}$ لهما نفس $Z$ و $A$ مختلف: إنهما نظيران للكربون.

$K^2L^4$: طبقتان، إذن السطر 2؛ أربعة إلكترونات خارجية، إذن العمود IV؛ أربعة إلكترونات عازبة، إذن التكافؤ 4.

في تمثيل كرام اكتفينا بالأزواج غير الرابطة للذرة المركزية، لأنها وحدها تحدد الشكل.

ملاحظة حول $\ce{MgCl2}$: المغنيزيوم من العمود II والكلور هالوجين، والفرق في الكهروسلبية كبير جدا، فـ $\ce{MgCl2}$ في الحقيقة مركب شاردي $(\ce{Mg^2+ + 2Cl-})$ وليس جزيئا. التمثيل أعلاه شكلي فقط كما يطلبه التمرين، والمغنيزيوم فيه لا يحقق قاعدة الثمانية.

انتبه، خطأ شائع: عد الأزواج غير الرابطة للذرة المركزية فقط: في $\ce{CCl4}$ لدينا $m = 0$ رغم وجود 12 زوجا حرا على ذرات الكلور.

$A = \dfrac{3{,}4402 \times 10^{-25}}{1{,}67 \times 10^{-27}} = 206 \qquad N = 206 - 82 = 124$

$q_{nuage} = -82 \times 1{,}6 \times 10^{-19} = -1{,}312 \times 10^{-17}\ C$

$N_{at} = \dfrac{m'}{m_{Pb}} = \dfrac{0{,}1}{3{,}4402 \times 10^{-25}} \approx 2{,}91 \times 10^{23}$

النظائر: $\ce{^{206}Pb}$ بنسبة $100 - 22 - 54 = 24\ \%$، و $\ce{^{207}Pb}$ بنسبة $22\ \%$، و $\ce{^{208}Pb}$ بنسبة $54\ \%$:

$n$ عدد الإلكترونات التي اكتسبتها الذرة: $n = \dfrac{1{,}6 \times 10^{-19}}{1{,}6 \times 10^{-19}} = 1$.

$q_Y = -9 \times (-1{,}6 \times 10^{-19}) = 14{,}4 \times 10^{-19}\ C \qquad Z = \dfrac{14{,}4}{1{,}6} = 9$

$K^2L^7$: السطر 2، العمود VII، عائلة الهالوجينات. إنه الفلور $\ce{F}$ وشاردته $\ce{F-}$.

$A = \dfrac{3{,}2231 \times 10^{-25}}{1{,}67 \times 10^{-27}} = 193 \qquad N = 193 - 77 = 116$ رمز النواة $\ce{^{193}_{77}Ir}$.

$q_{Ir} = 77 \times 1{,}6 \times 10^{-19} = 1{,}232 \times 10^{-17}\ C$

النظير الآخر هو $\ce{^{191}_{77}Ir}$. لتكن $x$ نسبة $\ce{^{193}Ir}$:

إذن $63\ \%$ من $\ce{^{193}Ir}$ و $37\ \%$ من $\ce{^{191}Ir}$. تحقق: $\dfrac{193 \times 63 + 191 \times 37}{100} = 192{,}26$ ✔

$n = \dfrac{4{,}8 \times 10^{-19}}{1{,}6 \times 10^{-19}} = 3$: الذرة اكتسبت ثلاثة إلكترونات.

$q_Y = q(\ce{Y^3-}) \times \left(-\dfrac{7}{3}\right) = (-4{,}8 \times 10^{-19}) \times \left(-\dfrac{7}{3}\right) = 11{,}2 \times 10^{-19}\ C \qquad Z = 7$

$K^2L^5$: السطر 2، العمود V. إنه الآزوت $\ce{N}$ وشاردته $\ce{N^3-}$.