بسم الله الرحمن الرحيم
هل الذرتان في نفس العنصر متطابقتين؟
لا ، ذرتان من نفس العنصر الكيميائي غير متطابقتين. بادئ ذي بدء ، هناك مجموعة من الحالات المحتملة التي يمكن أن تحتلها إلكترونات الذرة. يمكن أن تختلف ذرتان من نفس العنصر إذا كانت إلكتروناتهما في حالة مختلفة. إذا كانت إحدى ذرات النحاس تحتوي على إلكترون في حالة مثارة وكانت ذرة نحاس أخرى تحتوي على جميع إلكتروناتها في الحالة الأرضية ، فإن الذرتين تكونان مختلفتين. ستصدر ذرة النحاس المثارة القليل من الضوء عندما يرتاح الإلكترون مرة أخرى إلى الحالة الأرضية ، ولن تفعل ذرة النحاس الموجودة بالفعل في الحالة الأرضية. نظرًا لأن حالات الإلكترونات في الذرة هي التي تحدد طبيعة الرابطة الكيميائية التي تختبرها الذرة ، يمكن أن تتفاعل ذرتان من نفس العنصر بشكل مختلف إذا كانتا في حالة مختلفة. على سبيل المثال ، تتفاعل ذرة الصوديوم المحايدة (على سبيل المثال ، من جزء من معدن الصوديوم) مع الماء بشكل أكثر عنفًا من ذرة الصوديوم المتأينة (على سبيل المثال ، من القليل من الملح). يعرف الكيميائيون هذا جيدًا. لا يكفي تحديد الذرات المتضمنة إذا كنت تريد وصف التفاعل والتنبؤ به بشكل كامل. يجب عليك أيضًا تحديد حالات التأين / الإثارة للإلكترونات في الذرات. حتى لو تُركت الذرة بمفردها ، فغالباً ما لا تأتي مع عدد متساوٍ من البروتونات والإلكترونات.
ولكن ماذا لو كان لكل ذرتين من نفس العنصر إلكتروناتها في نفس الحالة. ثم هل هما متطابقان؟ لا ، ما زالا غير متطابقين. يمكن أن تتحرك ذرتان من نفس العنصر وفي نفس الحالة الإلكترونية أو تدوران بسرعات مختلفة ، مما يؤثر على قدرتها على الارتباط الكيميائي. تتمتع الذرات التي تتحرك ببطء (مثل الذرات الموجودة في الحديد الصلب) بوقت لتشكيل روابط مستقرة ، بينما لا تستطيع الذرات سريعة الحركة (مثل الذرات الموجودة في الحديد السائل) تكوين مثل هذه الروابط المستقرة. تعمل ذرة القصدير البطيئة الحركة بشكل مختلف عن ذرة القصدير سريعة الحركة.
ولكن ماذا لو كان لكل من ذرتين من نفس العنصر إلكتروناتها في نفس الحالة ، وكانت الذرات تتحرك وتدور بنفس السرعة. ثم هل هما متطابقان؟ لا ، على الرغم من أن اثنتين من هذه الذرات متطابقة كيميائيًا (ستتفاعلان كيميائيًا بنفس الطريقة) ، إلا أنهما ليسا متطابقين تمامًا. هناك ما هو أكثر في الذرة من الإلكترونات. هناك أيضا النواة. تحتوي نواة الذرة على نيوترونات وبروتونات مرتبطة ببعضها البعض بإحكام. يمكن أن يحتوي نفس العنصر الكيميائي على عدد مختلف من النيوترونات ويظل العنصر نفسه. نشير إلى ذرات نفس العنصر بأعداد مختلفة من النيوترونات باسم "النظائر". في حين أن النظير المعين لا يؤثر على كيفية تفاعل الذرة كيميائيًا ، إلا أنه يحدد كيف ستتصرف الذرة في التفاعلات النووية. التفاعل النووي الأكثر شيوعًا على الأرض هو التحلل الإشعاعي. تتحلل بعض النظائر بسرعة كبيرة إلى عناصر أخرى وتصدر إشعاعات ، بينما لا تتحلل نظائر أخرى. إذا كنت تقوم بتأريخ الكربون ، فإن حقيقة أن ذرة كربون -12 ليست متطابقة مع ذرة كربون -14 ضرورية لعملية التأريخ. إن مجرد حساب عدد ذرات الكربون في العينة لن يمنحك أي معلومات حول عمر العينة. سيكون عليك حساب عدد النظائر المختلفة للكربون بدلاً من ذلك.
ولكن ماذا لو كانت ذرتان هما العنصر نفسه ، ولهما إلكترونات في نفس الحالة ، وتنتقلان وتدوران بنفس السرعة ، ولديهما نفس عدد النيوترونات؟ فهل هم متطابقون؟ لا. تمامًا مثل الإلكترونات ، يمكن أن تكون النيوترونات والبروتونات في النواة في حالات الإثارة المختلفة. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن للنواة ككل أن تدور وتهتز بسرعات مختلفة. لذلك ، حتى لو كانت كل الأشياء الأخرى متطابقة ، يمكن أن يكون لذرتي ذهب نواتان في حالات متحمسة مختلفة وتتصرف بشكل مختلف في التفاعلات النووية.
لتوضيح الحالة بإيجاز ، من الصعب جدًا أن تكون ذرتان من نفس العنصر متطابقتين تمامًا. في الواقع ، كان النجاح في إقناع مجموعة من الذرات لتكون قريبة جدًا من المتطابقة يستحق جائزة نوبل. مع ذلك ، لا تعتقد أن الذرات لها هويات فردية تتجاوز ما تم ذكره هنا. إذا كانت ذرتا كربون في نفس الحالة الجزيئية والذرية والإلكترونية والنووية ، فإن ذرتي الكربون متطابقتين ، بغض النظر عن المكان الذي أتوا منه أو ما حدث لهما في الماضي.
هل الذرتان في نفس العنصر متطابقتين؟
لا ، ذرتان من نفس العنصر الكيميائي غير متطابقتين. بادئ ذي بدء ، هناك مجموعة من الحالات المحتملة التي يمكن أن تحتلها إلكترونات الذرة. يمكن أن تختلف ذرتان من نفس العنصر إذا كانت إلكتروناتهما في حالة مختلفة. إذا كانت إحدى ذرات النحاس تحتوي على إلكترون في حالة مثارة وكانت ذرة نحاس أخرى تحتوي على جميع إلكتروناتها في الحالة الأرضية ، فإن الذرتين تكونان مختلفتين. ستصدر ذرة النحاس المثارة القليل من الضوء عندما يرتاح الإلكترون مرة أخرى إلى الحالة الأرضية ، ولن تفعل ذرة النحاس الموجودة بالفعل في الحالة الأرضية. نظرًا لأن حالات الإلكترونات في الذرة هي التي تحدد طبيعة الرابطة الكيميائية التي تختبرها الذرة ، يمكن أن تتفاعل ذرتان من نفس العنصر بشكل مختلف إذا كانتا في حالة مختلفة. على سبيل المثال ، تتفاعل ذرة الصوديوم المحايدة (على سبيل المثال ، من جزء من معدن الصوديوم) مع الماء بشكل أكثر عنفًا من ذرة الصوديوم المتأينة (على سبيل المثال ، من القليل من الملح). يعرف الكيميائيون هذا جيدًا. لا يكفي تحديد الذرات المتضمنة إذا كنت تريد وصف التفاعل والتنبؤ به بشكل كامل. يجب عليك أيضًا تحديد حالات التأين / الإثارة للإلكترونات في الذرات. حتى لو تُركت الذرة بمفردها ، فغالباً ما لا تأتي مع عدد متساوٍ من البروتونات والإلكترونات.
ولكن ماذا لو كان لكل ذرتين من نفس العنصر إلكتروناتها في نفس الحالة. ثم هل هما متطابقان؟ لا ، ما زالا غير متطابقين. يمكن أن تتحرك ذرتان من نفس العنصر وفي نفس الحالة الإلكترونية أو تدوران بسرعات مختلفة ، مما يؤثر على قدرتها على الارتباط الكيميائي. تتمتع الذرات التي تتحرك ببطء (مثل الذرات الموجودة في الحديد الصلب) بوقت لتشكيل روابط مستقرة ، بينما لا تستطيع الذرات سريعة الحركة (مثل الذرات الموجودة في الحديد السائل) تكوين مثل هذه الروابط المستقرة. تعمل ذرة القصدير البطيئة الحركة بشكل مختلف عن ذرة القصدير سريعة الحركة.
ولكن ماذا لو كان لكل من ذرتين من نفس العنصر إلكتروناتها في نفس الحالة ، وكانت الذرات تتحرك وتدور بنفس السرعة. ثم هل هما متطابقان؟ لا ، على الرغم من أن اثنتين من هذه الذرات متطابقة كيميائيًا (ستتفاعلان كيميائيًا بنفس الطريقة) ، إلا أنهما ليسا متطابقين تمامًا. هناك ما هو أكثر في الذرة من الإلكترونات. هناك أيضا النواة. تحتوي نواة الذرة على نيوترونات وبروتونات مرتبطة ببعضها البعض بإحكام. يمكن أن يحتوي نفس العنصر الكيميائي على عدد مختلف من النيوترونات ويظل العنصر نفسه. نشير إلى ذرات نفس العنصر بأعداد مختلفة من النيوترونات باسم "النظائر". في حين أن النظير المعين لا يؤثر على كيفية تفاعل الذرة كيميائيًا ، إلا أنه يحدد كيف ستتصرف الذرة في التفاعلات النووية. التفاعل النووي الأكثر شيوعًا على الأرض هو التحلل الإشعاعي. تتحلل بعض النظائر بسرعة كبيرة إلى عناصر أخرى وتصدر إشعاعات ، بينما لا تتحلل نظائر أخرى. إذا كنت تقوم بتأريخ الكربون ، فإن حقيقة أن ذرة كربون -12 ليست متطابقة مع ذرة كربون -14 ضرورية لعملية التأريخ. إن مجرد حساب عدد ذرات الكربون في العينة لن يمنحك أي معلومات حول عمر العينة. سيكون عليك حساب عدد النظائر المختلفة للكربون بدلاً من ذلك.
ولكن ماذا لو كانت ذرتان هما العنصر نفسه ، ولهما إلكترونات في نفس الحالة ، وتنتقلان وتدوران بنفس السرعة ، ولديهما نفس عدد النيوترونات؟ فهل هم متطابقون؟ لا. تمامًا مثل الإلكترونات ، يمكن أن تكون النيوترونات والبروتونات في النواة في حالات الإثارة المختلفة. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن للنواة ككل أن تدور وتهتز بسرعات مختلفة. لذلك ، حتى لو كانت كل الأشياء الأخرى متطابقة ، يمكن أن يكون لذرتي ذهب نواتان في حالات متحمسة مختلفة وتتصرف بشكل مختلف في التفاعلات النووية.
لتوضيح الحالة بإيجاز ، من الصعب جدًا أن تكون ذرتان من نفس العنصر متطابقتين تمامًا. في الواقع ، كان النجاح في إقناع مجموعة من الذرات لتكون قريبة جدًا من المتطابقة يستحق جائزة نوبل. مع ذلك ، لا تعتقد أن الذرات لها هويات فردية تتجاوز ما تم ذكره هنا. إذا كانت ذرتا كربون في نفس الحالة الجزيئية والذرية والإلكترونية والنووية ، فإن ذرتي الكربون متطابقتين ، بغض النظر عن المكان الذي أتوا منه أو ما حدث لهما في الماضي.