يبين الجدول الآتي كتلة الذرة الواحدة لعناصر مختلفة بالجرامات رتب هذه العناصر من الصغر إلى الأكبر

السؤال: يبين الجدول الآتي كتلة الذرة الواحدة لعناصر مختلفة بالجرامات رتب هذه العناصر من الصغر إلى الأكبر

شرح الإجابة:

إن ترتيب هذه العناصر من الأصغر كتلةً إلى الأكبر ليس عملية عشوائية على الإطلاق، بل هو انعكاس دقيق ومباشر لتركيبها الداخلي على المستوى الذري العميق. يعتمد ثقل الذرة بشكل أساسي على محتويات نواتها، أي مركزها الذي يضم نوعين من الجسيمات هما البروتونات والنيوترونات. وكلما زاد عدد هذه المكونات في قلب الذرة، ازدادت كتلتها بشكل مباشر.

وانطلاقًا من هذا المبدأ، نبدأ بعنصر الهيدروجين الذي يقف في طليعة هذا الترتيب كونه أبسط الذرات وأخفها وزنًا على الإطلاق. تتألف نواته في صورتها الأكثر شيوعًا من بروتون واحد فقط، وهذا يجعله يمتلك أقل كتلة ممكنة بين جميع العناصر، لذا فهو نقطة البداية الطبيعية.

وبالانتقال إلى مستوى أعلى من التعقيد الذري، نجد الكربون ثم الأكسجين. يحتوي لبّ ذرة الكربون عادةً على 6 بروتونات و6 نيوترونات، وهذا يجعله أثقل من الهيدروجين بشكل ملحوظ. ويتبعه الأكسجين في الترتيب مباشرةً لأن نواته أكثر اكتظاظًا بالجسيمات، حيث تضم 8 بروتونات و8 نيوترونات، وبالتالي فإن كتلته تفوق كتلة الكربون بشكل منطقي.

وهنا نصل إلى قفزة نوعية في الميزان الذري مع المعادن الثقيلة. فذرة الفضة تحتوي في مركزها على عدد هائل من الجسيمات يبلغ 47 بروتونًا، بالإضافة إلى عدد كبير من النيوترونات، مما يفسر ثقلها الكبير مقارنة بالعناصر السابقة. ويتوج الذهب هذا الترتيب، إذ أن نواته هي الأكثر كثافة بين هذه المجموعة، محتويةً على 79 بروتونًا، الأمر الذي يجعله العنصر الأثقل في القائمة المعطاة بلا منازع.

إذًا، المسألة برمتها تعود إلى قانون أساسي في بنية المادة: كتلة الذرة تتحدد بشكل رئيسي من خلال مجموع عدد البروتونات والنيوترونات في نواتها، وهو ما يُعرف بالعدد الكتلي. فالترتيب الذي تراه ليس إلا مسارًا تصاعديًا في هذا العدد، من أبسط الذرات تركيبًا إلى أكثرها تعقيدًا وثقلاً.