كيف يتم تحديد عدد الإلكترونات؟ بنية الذرات، مدارات الإلكترون، الحد الأقصى لعدد الإلكترونات في المدارات، العائلات الجيوكيميائية. اعتماد خصائص العناصر على بنية الأغلفة الإلكترونية والكتلة. النظائر وعدد البروتونات

أمثلة ترابطية لعملية الأيزوزمية ونقل وتوزيع الطاقة والمعلومات

تكوين نواة الذرة. حساب البروتونات والنيوترونات

صيغ التفاعل الكامنة وراء الاندماج النووي الحراري المتحكم فيه

تكوين نواة الذرة. حساب البروتونات والنيوترونات

وفقا للمفاهيم الحديثة، تتكون الذرة من نواة والإلكترونات الموجودة حولها. وتتكون نواة الذرة بدورها من جزيئات أولية أصغر - من عدد معين البروتونات والنيوترونات(الاسم المقبول عمومًا هو النيوكليونات)، المترابطة بواسطة القوى النووية.

عدد البروتوناتفي النواة يحدد بنية الغلاف الإلكتروني للذرة. ويحدد الغلاف الإلكتروني الخصائص الفيزيائية والكيميائيةمواد. عدد البروتونات يتوافق مع العدد الذري فيها الجدول الدوري العناصر الكيميائيةمندلييف، ويسمى أيضًا رقم الشحنة، والرقم الذري، العدد الذري. على سبيل المثال، عدد البروتونات في ذرة الهيليوم هو 2. في الجدول الدوري هو رقم 2 ويشار إليه بـ He 2. رمز عدد البروتونات هو الحرف اللاتيني Z. عند كتابة الصيغ، غالبًا ما يكون الرقم الذي يشير إلى ويقع عدد البروتونات أسفل رمز العنصر أو اليمين أو اليسار: He 2 / 2 He.

عدد النيوتروناتيتوافق مع نظير معين لعنصر ما. النظائر هي عناصر لها نفس العدد الذري (نفس عدد البروتونات والإلكترونات) ولكن بأعداد كتلية مختلفة. العدد الشامل– العدد الإجمالي للنيوترونات والبروتونات في نواة الذرة (يشار إليه بـ حرف لاتينيأ). عند كتابة الصيغ يشار إلى العدد الكتلي أعلى رمز العنصر من جهة: He 4 2 / 4 2 He (نظير الهيليوم - هيليوم - 4)

وبالتالي، لمعرفة عدد النيوترونات في نظير معين، يجب طرح عدد البروتونات من إجمالي عدد الكتلة. على سبيل المثال، نحن نعلم أن ذرة الهيليوم-4 He 4 2 تحتوي على 4 جسيمات أولية، لأن العدد الكتلي للنظير هو 4. علاوة على ذلك، نحن نعلم أن He 4 2 لديه بروتونان. بالطرح من 4 (عدد الكتلة الإجمالي) 2 (عدد البروتونات) نحصل على 2 - عدد النيوترونات في نواة الهيليوم -4.

عملية حساب عدد الجسيمات الوهمية في النواة الذرية. على سبيل المثال، لم يكن من قبيل الصدفة أن نعتبر الهيليوم -4 (هو 4 2)، الذي تتكون نواته من بروتونين ونيوترونين. وبما أن نواة الهيليوم-4، التي تسمى جسيم ألفا (جسيم ألفا)، هي الأكثر كفاءة في التفاعلات النووية، فغالبا ما تستخدم للتجارب في هذا الاتجاه. تجدر الإشارة إلى أنه في صيغ التفاعلات النووية غالبًا ما يستخدم الرمز α بدلاً من He 4 2.

كان بمشاركة جسيمات ألفا أن E. Rutherford نفذ الأول التاريخ الرسميالتفاعل الفيزيائي للتحول النووي. أثناء التفاعل، "قصفت" جسيمات ألفا (He 4 2) نوى نظير النيتروجين (N 14 7)، مما أدى إلى تكوين نظير الأكسجين (O 17 8) وبروتون واحد (ص 1 1).

يبدو هذا التفاعل النووي كما يلي:

دعونا نحسب عدد جزيئات Po الوهمية قبل وبعد هذا التحول.

لحساب عدد الجسيمات الوهمية التي تحتاجها:
الخطوة 1. حساب عدد النيوترونات والبروتونات في كل نواة:
- عدد البروتونات موضح في المؤشر السفلي؛
- نكتشف عدد النيوترونات بطرح عدد البروتونات (المؤشر السفلي) من إجمالي عدد الكتلة (المؤشر العلوي).

الخطوة 2. حساب عدد جزيئات Po الوهمية في النواة الذرية:
- اضرب عدد البروتونات بعدد جزيئات Po الوهمية الموجودة في بروتون واحد؛
- اضرب عدد النيوترونات بعدد جزيئات Po الوهمية الموجودة في نيوترون واحد؛

الخطوة 3. أضف عدد جزيئات Po الوهمية:
- إضافة العدد الناتج من جسيمات Po الوهمية في البروتونات مع العدد الناتج في النيوترونات في النوى قبل التفاعل؛
- إضافة العدد الناتج من جسيمات Po الوهمية في البروتونات مع العدد الناتج في النيوترونات في النوى بعد التفاعل؛
- قارن عدد جسيمات Po الوهمية قبل التفاعل مع عدد جسيمات Po الوهمية بعد التفاعل.

مثال على الحسابات المتقدمة لعدد الجسيمات الوهمية في النوى الذرية.
(التفاعل النووي الذي يتضمن جسيم ألفا (He 4 2)، أجراه إي. رذرفورد في عام 1919)

قبل التفاعل (رقم 14 7 + هو 4 2)
ن 14 7

عدد البروتونات: 7
عدد النيوترونات: 14-7 = 7
في 1 بروتون - 12 بو، وهو ما يعني في 7 بروتونات: (12 × 7) = 84؛
في 1 نيوترون - 33 بو، مما يعني في 7 نيوترونات: (33 × 7) = 231؛
العدد الإجمالي لجسيمات Po الوهمية في النواة: 84+231 = 315

هو 42
عدد البروتونات – 2
عدد النيوترونات 4-2 = 2
عدد جزيئات بو الوهمية:
في 1 بروتون – 12 بو، مما يعني في 2 بروتون: (12 × 2) = 24
في 1 نيوترون - 33 بو، مما يعني في 2 نيوترون: (33 × 2) = 66
العدد الإجمالي لجسيمات Po الوهمية في النواة: 24+66 = 90

العدد الإجمالي لجزيئات Po الوهمية قبل التفاعل

ن 14 7 + هو 4 2
315 + 90 = 405

بعد التفاعل (O 17 8) وبروتون واحد (ص 1 1):
يا 17 8
عدد البروتونات: 8
عدد النيوترونات: 17-8 = 9
عدد جزيئات بو الوهمية:
في 1 بروتون - 12 بو، مما يعني في 8 بروتونات: (12 × 8) = 96
في 1 نيوترون - 33 بو، مما يعني في 9 نيوترونات: (9 × 33) = 297
العدد الإجمالي لجسيمات Po الوهمية في النواة: 96+297 = 393

ص 1 1
عدد البروتونات: 1
عدد النيوترونات: 1-1=0
عدد جزيئات بو الوهمية:
هناك 12 بو في 1 بروتون
لا توجد النيوترونات.
العدد الإجمالي لجسيمات Po الوهمية في النواة: 12

العدد الإجمالي لجزيئات Po الوهمية بعد التفاعل
(يا178+ص11):
393 + 12 = 405

دعونا نقارن عدد جزيئات Po الوهمية قبل التفاعل وبعده:

مثال على نموذج قصير لحساب عدد الجسيمات الوهمية في التفاعل النووي.

مشهور التفاعل النوويهو تفاعل تفاعل جسيمات ألفا مع نظير البريليوم، حيث تم اكتشاف النيوترون لأول مرة، والذي يظهر كجسيم مستقل نتيجة للتحول النووي. تم تنفيذ هذا التفاعل في عام 1932 من قبل الفيزيائي الإنجليزي جيمس تشادويك. صيغة التفاعل:

213 + 90 → 270 + 33 - عدد جسيمات Po الوهمية في كل نواة

303 = 303 - المجموع الكلي لجزيئات Po الوهمية قبل التفاعل وبعده

أعداد جزيئات Po الوهمية قبل التفاعل وبعده متساوية.

تعليمات

إذا كانت الذرة متعادلة كهربائياً فإن عدد الإلكترونات فيها يساوي عدد البروتونات. عدد البروتونات يتوافق مع العنصر الذريفي الجدول الدوري. على سبيل المثال، لديه العدد الذري الأول، لذلك فإن ذرته تحتوي على واحد. العدد الذري للصوديوم هو 11، وبالتالي فإن ذرة الصوديوم تحتوي على 11 إلكترونًا.

يمكن للذرة أيضًا أن تخسر أو تربح. وفي هذه الحالة تصبح الذرة أيونًا موجبًا كهربائيًا أو. لنفترض أن أحد إلكترونات الصوديوم يترك الغلاف الإلكتروني للذرة. ستصبح ذرة الصوديوم بعد ذلك أيونًا موجب الشحنة، يحمل شحنة +1 و10 إلكترونات في غلافه الإلكتروني. عند إضافة الإلكترونات، تصبح الذرة أيونًا سالبًا.

ويمكن لذرات العناصر الكيميائية أيضًا أن تتحد لتكوين جزيئات، وهي أصغر جسيمات المادة. عدد الإلكترونات في الجزيء يساوي عدد الإلكترونات في جميع ذراته. على سبيل المثال، يتكون جزيء الماء H2O من ذرتين هيدروجين، تحتوي كل منهما على إلكترون واحد، وذرة أكسجين تحتوي على 8 إلكترونات. أي أنه يوجد 10 إلكترونات فقط في جزيء الماء.

تتكون ذرة العنصر الكيميائي من نواة ذرية وقذيفة إلكترونية. تحتوي النواة الذرية على نوعين من الجسيمات - البروتونات والنيوترونات. تتركز كل كتلة الذرة تقريبًا في النواة، لأن البروتونات والنيوترونات أثقل بكثير من الإلكترونات.

سوف تحتاج

• العدد الذري للعنصر، مخطط N-Z.

تعليمات

لا تحتوي النيوترونات على شحنة كهربائية، أي أن شحنتها الكهربائية تساوي صفرًا. هذه هي الصعوبة الرئيسية فيما يتعلق بعدد النيوترونات - فالعدد الذري للعنصر أو غلافه الإلكتروني لا يعطي إجابة لا لبس فيها على هذا السؤال. على سبيل المثال، تحتوي النواة دائمًا على 6 بروتونات، ولكن يمكن أن تحتوي على 6 و7 بروتونات. أصناف من نوى عنصر بأعداد مختلفة من النيوترونات في النواة هي نظائر هذا العنصر. يمكن أن تكون النظائر طبيعية، أو يمكن إنتاجها.

يتم تحديد النوى الذرية بالرمز الحرفي لعنصر كيميائي من الجدول الدوري. على يمين الرمز يوجد رقمان في الأعلى والأسفل. الرقم العلوي A هو العدد الكتلي للذرة. A = Z+N، حيث Z هو الشحنة النووية (عدد البروتونات)، وN هو عدد النيوترونات. الرقم السفلي هو Z - شحنة النواة. يوفر هذا السجل معلومات حول عدد النيوترونات في النواة. من الواضح أنها تساوي N = A-Z.

بالنسبة للنظائر المختلفة لعنصر كيميائي واحد، يتغير الرقم A، وهو ما يمكن رؤيته في تدوين هذا النظير. بعض النظائر لها أسماءها الأصلية. على سبيل المثال، نواة الهيدروجين العادية لا تحتوي على نيوترونات وبروتون واحد. يحتوي نظير الهيدروجين الديوتيريوم على نيوترون واحد (A = 2، رقم 2 في الأعلى، و1 في الأسفل)، ويحتوي نظير التريتيوم على نيوترونين (A = 3، رقم 3 في الأعلى، و1 في الأسفل).

وينعكس اعتماد عدد النيوترونات على عدد البروتونات في ما يسمى مخطط N-Zالنوى الذرية. يعتمد استقرار النوى على النسبة بين عدد النيوترونات وعدد البروتونات. تكون نوى النويدات الخفيفة أكثر استقرارًا عند N/Z = 1، أي عندما يكون عدد النيوترونات والبروتونات متساويًا. ومع زيادة العدد الكتلي، تنتقل منطقة الاستقرار إلى قيم N/Z>1، لتصل إلى N/Z ~ 1.5 بالنسبة للأنوية الأثقل.

فيديو حول الموضوع

مصادر:

• هيكل النواة الذرية
• كيفية العثور على عدد النيوترونات

تتكون الذرة من نواة وإلكترونات تحيط بها، والتي تدور حولها في مدارات ذرية وتشكل طبقات إلكترونية (مستويات الطاقة). يحدد عدد الجسيمات المشحونة سالبًا على المستويين الخارجي والداخلي خصائص العناصر. يمكن معرفة عدد الإلكترونات الموجودة في الذرة من خلال معرفة بعض النقاط الرئيسية.

سوف تحتاج

• - ورق؛
• - قلم؛
• - نظام مندليف الدوري.

تعليمات

لتحديد عدد الإلكترونات، استخدم الجدول الدوري D.I. مندليف. في هذا الجدول، يتم ترتيب العناصر في تسلسل معين، والذي يرتبط ارتباطًا وثيقًا ببنيتها الذرية. مع العلم أن الموجب يساوي دائمًا العدد الترتيبي للعنصر، يمكنك بسهولة العثور على عدد الجزيئات السالبة. فمن المعروف أن الذرة ككل محايدة، مما يعني أن عدد الإلكترونات سيكون مساويا لعدد وعدد العنصر في الجدول. على سبيل المثال، يساوي 13. لذلك، سيكون عدد الإلكترونات 13، للصوديوم - 11، للحديد - 26، إلخ.

إذا أردت معرفة عدد الإلكترونات في مستويات الطاقة، راجع أولاً مبدأ بول وقاعدة هوند. ثم توزيع الجزيئات السالبة بين المستويات والمستويات الفرعية باستخدام نفس النظام الدوري، أو بالأحرى فتراته ومجموعاته. لذا فإن رقم الصف الأفقي (الدورة) يشير إلى عدد طبقات الطاقة، والصف الرأسي (المجموعة) يشير إلى عدد الإلكترونات الموجودة في المستوى الخارجي.

ولا تنس أن عدد الإلكترونات الخارجية يساوي رقم المجموعة فقط للعناصر الموجودة في المجموعات الفرعية الرئيسية. بالنسبة لعناصر المجموعات الفرعية الجانبية، عدد الجزيئات سالبة الشحنة في الأخير مستوى الطاقةلا يمكن أن يكون هناك أكثر من اثنين. على سبيل المثال، سكانديوم (Sc)، الموجود في الفترة الرابعة، في المجموعة الثالثة، مجموعة فرعية جانبية، هناك 2 منهم بينما الغاليوم (Ga) الذي يقع في نفس الفترة ونفس المجموعة، ولكن في المجموعة الفرعية الرئيسيةالإلكترونات الخارجية 3.

عند حساب الإلكترونات ذرةلاحظ أن الأخير يشكل جزيئات. في هذه الحالة، يمكن للذرات أن تقبل، أو تتخلى عن جزيئات سالبة الشحنة، أو تشكل زوجًا مشتركًا. على سبيل المثال، يتشارك جزيء الهيدروجين (H2) في زوج من الإلكترونات. حالة أخرى: في جزيء فلوريد الصوديوم (NaF)، سيكون مجموع الإلكترونات يساوي 20. ولكن خلال تفاعل كيميائيتتخلى ذرة الصوديوم عن إلكترونها ويتبقى لها 10، وتتقبله ذرة الفلور فتحصل أيضًا على 10.

نصائح مفيدة

تذكر أنه لا يمكن أن يكون هناك سوى 8 إلكترونات في مستوى الطاقة الخارجي. وهذا لا يعتمد على موضع العنصر في الجدول الدوري.

مصادر:

• وبما أن الذرة هي رقم العنصر

تتكون الذرات من جسيمات دون ذرية - البروتونات والنيوترونات والإلكترونات. البروتونات هي جسيمات موجبة الشحنة توجد في مركز الذرة، في نواتها. يمكن حساب عدد بروتونات النظير من العدد الذري للعنصر الكيميائي المقابل.

نموذج الذرة

لوصف خصائص الذرة وبنيتها، يتم استخدام نموذج يعرف باسم "نموذج بور للذرة". ووفقا له، يشبه هيكل الذرة النظام الشمسي- المركز الثقيل (النواة) يقع في المركز، وتتحرك الجزيئات الأخف منه في مدار حوله. تشكل النيوترونات والبروتونات نواة موجبة الشحنة، وتتحرك الإلكترونات سالبة الشحنة حول المركز، وتنجذب إليها بواسطة القوى الكهروستاتيكية.

العنصر هو مادة مكونة من ذرات من نفس النوع، ويتحدد بعدد البروتونات الموجودة في كل منها. يُعطى العنصر اسمه ورمزه، مثل الهيدروجين (H) أو الأكسجين (O). الخواص الكيميائيةتعتمد العناصر على عدد الإلكترونات وبالتالي عدد البروتونات الموجودة في الذرات. الخصائص الكيميائيةلا تعتمد الذرات على عدد النيوترونات، لأنها لا تحتوي على شحنة كهربائية. ومع ذلك، فإن عددهم يؤثر على استقرار النواة، والتغيير الوزن الكليذرة.

النظائر وعدد البروتونات

تسمى الذرات النظائر العناصر الفرديةبأعداد مختلفة من النيوترونات. وهذه الذرات متطابقة كيميائيا، ولكن لها كتل مختلفة، كما أنها تختلف في قدرتها على إصدار الإشعاع.

العدد الذري (Z) هو العدد الذري لعنصر كيميائي في الجدول الدوري لمندليف، ويتم تحديده بعدد البروتونات الموجودة في النواة. وتتميز كل ذرة بعدد ذري ​​وعدد كتلي (A)، وهو ما يساوي إجمالي عدد البروتونات والنيوترونات الموجودة في النواة.

قد يحتوي العنصر على ذرات بأعداد مختلفة من النيوترونات، لكن عدد البروتونات يظل كما هو ويساوي عدد إلكترونات الذرة المحايدة. من أجل تحديد عدد البروتونات الموجودة في نواة النظير، يكفي أن ننظر إلى العدد الذري. عدد البروتونات يساوي عدد العنصر الكيميائي المقابل في الجدول الدوري.

• الإشعاع، مقدمة للحماية من الإشعاع

حتى بداية القرن العشرين، كان العلماء يعتقدون أن الذرة هي أصغر جسيم غير قابل للتجزئة من المادة، ولكن تبين أن هذا الاعتقاد خاطئ. في الواقع، يوجد في مركز الذرة نواتها التي تحتوي على بروتونات موجبة الشحنة ونيوترونات محايدة، وتدور الإلكترونات سالبة الشحنة في مدارات حول النواة (تم اقتراح هذا النموذج للذرة في عام 1911 من قبل إي. رذرفورد). ومن الجدير بالذكر أن كتل البروتونات والنيوترونات متساوية تقريبًا، لكن كتلة الإلكترون أقل بحوالي 2000 مرة.

على الرغم من أن الذرة تحتوي على جسيمات موجبة وسالبة الشحنة، إلا أن شحنتها محايدة، لأن الذرة تحتوي على نفس العدد من البروتونات والإلكترونات، والجسيمات المشحونة بشكل مختلف تحيد بعضها البعض.

اكتشف العلماء لاحقًا أن الإلكترونات والبروتونات لها نفس مقدار الشحنة، أي ما يعادل 1.610 -19 درجة مئوية (C هي كولوم، وهي وحدة للشحنة الكهربائية في نظام SI.

هل فكرت يومًا في السؤال - ما عدد الإلكترونات الذي يتوافق مع شحنة قدرها 1 درجة مئوية؟

1/(1.6·10 -19) = 6.25·10 18 إلكترونًا

الطاقة الكهربائية

تؤثر الشحنات الكهربائية على بعضها البعض، وهو ما يتجلى في الشكل قوة كهربائية.

إذا كان الجسم يحتوي على فائض من الإلكترونات، فسيكون لديه إجمالي شحنة كهربائية سالبة، والعكس صحيح - إذا كان هناك نقص في الإلكترونات، فسيكون لدى الجسم إجمالي شحنة موجبة.

قياسا على القوى المغناطيسيةعندما تتنافر الأقطاب المتشابهة وتتجاذب الأقطاب المشحونة بشكل معاكس، تتصرف الشحنات الكهربائية بطريقة مماثلة. ومع ذلك، في الفيزياء لا يكفي مجرد الحديث عن قطبية الشحنة الكهربائية؛ فقيمتها العددية مهمة.

لمعرفة حجم القوة المؤثرة بين الأجسام المشحونة، من الضروري معرفة ليس فقط حجم الشحنات، ولكن أيضًا المسافة بينها. لقد تم بالفعل دراسة قوة الجاذبية العالمية مسبقًا: F = (Gm 1 m 2)/R 2

• م 1، م 2- كتل الجثث.
• ر- المسافة بين مراكز الأجسام؛
• G = 6.67 10 -11 نيوتن متر 2 /كجم- ثابت الجاذبية الكونية .

ونتيجة للتجارب المعملية، استنتج الفيزيائيون صيغة مشابهة لقوة تفاعل الشحنات الكهربائية، والتي كانت تسمى قانون كولوم:

F = ك ف 1 ف 2 / ص 2

• ف 1، ف 2 - الشحنات المتفاعلة، مقاسة بـ C؛
• r هي المسافة بين الشحنات.
• ك - معامل التناسب ( سي: ك=8.99·10 9 نيوتن متر 2 Cl 2; SSSE: ك = 1).

• ك=1/(4πε 0).
• ε 0 ≈8.85·10 -12 C 2 N -1 م -2 - ثابت كهربائي.

وفقًا لقانون كولوم، إذا كانت الشحنتان لهما نفس الإشارة، فإن القوة F المؤثرة بينهما تكون موجبة (الشحنتان تتنافران)؛ إذا كانت الاتهامات لها علامات عكسية، قوة فعالةسالبة (الشحنات تتجاذب مع بعضها البعض).

يمكن الحكم على مدى ضخامة شحنة 1C في الطاقة باستخدام قانون كولوم. على سبيل المثال، إذا افترضنا أن شحنتين كل منهما 1C متباعدتان على مسافة 10 أمتار من بعضهما البعض، فإنهما سوف تتنافران بالقوة:

F = ك ف 1 ف 2 /ص 2 ف = (8.99 10 9) 1 1/(10 2) = -8.99 10 7 ن

هذه قوة كبيرة إلى حد ما، يمكن مقارنتها تقريبًا بكتلة 5600 طن.

دعونا الآن نستخدم قانون كولوم لمعرفة السرعة الخطية التي يدور بها الإلكترون في ذرة الهيدروجين، على افتراض أنه يتحرك في مدار دائري.

وفقا لقانون كولوم، فإن القوة الكهروستاتيكية المؤثرة على الإلكترون يمكن أن تعادل القوة الجاذبة المركزية:

F = ك ف 1 ف 2 /ص 2 = م 2 /ص

مع الأخذ في الاعتبار أن كتلة الإلكترون هي 9.1·10 -31 كجم، ونصف قطر مداره = 5.29·10 -11 م، نحصل على القيمة 8.22·10 -8 ن.

الآن يمكنك أن تجد السرعة الخطيةالإلكترون:

8.22·10 -8 = (9.1·10 -31)v 2 /(5.29·10 -11) v = 2.19·10 6 م/ث

وهكذا فإن إلكترون ذرة الهيدروجين يدور حول مركزه بسرعة تقارب 7.88 مليون كم/ساعة.

تتكون ذرة العنصر الكيميائي من نواة و الإلكترونات. كمية الإلكتروناتفي الذرة يعتمد على عددها الذري. التكوين الإلكترونيةيحدد توزيع الإلكترونات عبر الأغلفة والأغلفة الفرعية.

سوف تحتاج

• العدد الذري، تركيب الجزيء

تعليمات

إذا كانت الذرة متعادلة كهربائيا فإن الرقم الإلكتروناتفهو يساوي عدد البروتونات. يتوافق عدد البروتونات مع العدد الذري للعنصر في الجدول الدوري. على سبيل المثال، الهيدروجين له العدد الذري الأول، وبالتالي فإن ذرته تحتوي على إلكترون واحد. العدد الذري للصوديوم هو 11، وبالتالي فإن ذرة الصوديوم لديها 11 الإلكترونات.

يمكن للذرة أيضًا أن تفقد أو تكتسب إلكترونات. وفي هذه الحالة تتحول الذرة إلى أيون له شحنة كهربائية موجبة أو سالبة. دعنا نقول واحدة من الإلكتروناتلقد ترك الصوديوم الغلاف الإلكتروني للذرة. ستصبح ذرة الصوديوم بعد ذلك أيونًا موجب الشحنة، بشحنة +1 و10 الإلكتروناتعلى غلافه الإلكتروني. عند الانضمام الإلكتروناتتصبح الذرة أيونًا سالبًا.

ويمكن لذرات العناصر الكيميائية أيضًا أن تتحد لتكوين جزيئات، وهي أصغر جسيمات المادة. كمية الإلكتروناتفي الجزيء يساوي الكمية الإلكتروناتجميع الذرات التي يحتوي عليها. على سبيل المثال، يتكون جزيء الماء H2O من ذرتي هيدروجين، تحتوي كل منهما على إلكترون واحد، وذرة أكسجين، تحتوي على 8 إلكترونات الإلكترونات. أي أنه لا يوجد سوى 10 في جزيء الماء الإلكترونات.

لطالما أراد علماء الرياضيات المتعصبون الذين يحبون إحصاء كل شيء في العالم معرفة إجابة السؤال الأساسي: كم عدد الجزيئات الموجودة في الكون؟ مع الأخذ في الاعتبار أن ما يقرب من 5 تريليون ذرة هيدروجين يمكن وضعها على رأس الدبوس فقط، وتتكون كل منها من 4 جسيمات أولية (إلكترون واحد و3 كواركات في البروتون)، فمن الآمن افتراض أن عدد الجسيمات في الكون المرئي يتجاوز الحد من التمثيل البشري

على أي حال، طور أستاذ الفيزياء توني باديلا من جامعة نوتنغهام طريقة لتقدير العدد الإجمالي للجسيمات في الكون دون الأخذ في الاعتبار الفوتونات أو النيوترينوات، حيث إنها ليس لها كتلة (أو بالأحرى لا توجد فعليًا):

وفي حساباته، استخدم العالم البيانات التي تم الحصول عليها باستخدام تلسكوب بلانك، والذي تم استخدامه لقياس إشعاع الخلفية الكونية الميكروويف، وهو أقدم إشعاع ضوئي مرئي في الكون وبالتالي يشكل ما يشبه حدوده. بفضل التلسكوب، تمكن العلماء من تقدير كثافة ونصف قطر الكون المرئي.

المتغير الضروري الآخر هو جزء المادة الموجودة في الباريونات. وتتكون هذه الجسيمات من ثلاثة كواركات، وأشهر الباريونات اليوم هي البروتونات والنيوترونات، لذلك يعتبرها باديلا في مثاله. وأخيرًا، يتطلب الحساب معرفة كتل البروتون والنيوترون (التي تتطابق تقريبًا مع بعضها البعض)، وبعد ذلك يمكن البدء في الحسابات.

ماذا يفعل الفيزيائي؟ فهو يأخذ كثافة الكون المرئي، ويضربها في جزء من كثافة الباريونات وحدها، ثم يضرب النتيجة في حجم الكون. يقوم بتقسيم الكتلة الناتجة لجميع الباريونات في الكون على كتلة باريون واحد ويحصل على العدد الإجمالي للباريونات. لكننا لسنا مهتمين بالباريونات؛ فهدفنا هو الجسيمات الأولية.

ومن المعروف أن كل باريون يتكون من ثلاثة كواركات، وهذا بالضبط ما نحتاجه. علاوة على ذلك، فإن العدد الإجمالي للبروتونات (كما نعلم جميعًا). دورة المدرسةالكيمياء) يساوي الرقم الإجماليالإلكترونات، والتي هي أيضا الجسيمات الأولية. بالإضافة إلى ذلك، وجد علماء الفلك أن 75% من المادة في الكون ممثلة بالهيدروجين، والـ 25% المتبقية بالهيليوم يمكن إهمالها في حسابات بهذا المقياس. يحسب باديلا عدد النيوترونات والبروتونات والإلكترونات، ثم يضرب الموضعين الأولين بثلاثة - ونحصل أخيرًا على النتيجة النهائية.

3.28x10 80. أكثر من ثلاثة فيجنتيليون.

328.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.

والشيء الأكثر إثارة للاهتمام هو أنه، بالنظر إلى حجم الكون، فإن هذه الجسيمات لا تملأ حتى جزءًا كبيرًا من حجمه الإجمالي. ونتيجة لذلك، يوجد جسيم أولي واحد فقط (!) لكل متر مكعب من الكون.