عدد جرمی1: شناسنامه سنگین اتم
عدد جرمی از چه چیزهایی ساخته میشود؟
برای فهمیدن عدد جرمی، ابتدا باید با ساختمان اتم آشنا شویم. تصور کنید یک اتم مانند یک منظومهٔ شمسی بسیار کوچک است. در مرکز آن، یک هستهٔ سنگین و فشرده قرار دارد و الکترونها3 مانند سیارات به دور آن میچرخند. جرم اصلی اتم در همین هسته متمرکز شده است.
هسته خود از ذرات ریزتری به نامهای پروتون و نوترون ساخته شده است. این دو ذره تقریباً جرم یکسانی دارند و مثل آجرهای ساختمان هسته هستند.
- A عدد جرمی است.
- Z تعداد پروتونها یا عدد اتمی4 است.
- N تعداد نوترونها است.
مثال: اتم اکسیژن را در نظر بگیرید. اگر بدانیم هستهٔ آن دارای 8 پروتون و 8 نوترون است، عدد جرمی آن میشود: $ 8 + 8 = 16 $. پس عدد جرمی این اتم اکسیژن 16 است.
عدد جرمی در جدول تناوبی عناصر
در جدول تناوبی5 که در کتاب علوم دیدید، برای هر عنصر معمولاً دو عدد مهم نوشته شده است. عدد کوچکتر (عدد اتمی) نشاندهندهٔ تعداد پروتونها و عدد بزرگتر، نشاندهندهٔ عدد جرمی رایجترین نوع آن اتم در طبیعت است.
| نام عنصر | عدد اتمی (Z) | تعداد نوترون (N) | عدد جرمی (A) | توضیح |
|---|---|---|---|---|
| کربن-12 | 6 | 6 | 12 | رایجترین نوع کربن در طبیعت |
| کربن-14 | 6 | 8 | 14 | ایزوتوپ کمیاب و پرکاربرد در تاریخگذاری آثار باستانی |
| هیدروژن-1 | 1 | 0 | 1 | سبکترین اتم؛ هستهٔ آن فقط یک پروتون دارد. |
همانطور که در جدول میبینید، هر دو اتم کربن-12 و کربن-14، 6 پروتون دارند (پس هر دو کربن هستند) اما چون تعداد نوترونهایشان متفاوت است، عدد جرمی متفاوتی پیدا کردهاند. به این انواع مختلف یک عنصر، ایزوتوپ میگویند.
عدد جرمی در زندگی روزمره و علم
شاید فکر کنید این اعداد و اتمها فقط در کتابهای درسی وجود دارند. اما عدد جرمی کاربردهای بسیار جالبی در دنیای اطراف ما دارد:
1. انرژی هستهای: در نیروگاههای اتمی از ایزوتوپ خاصی از اورانیوم به نام اورانیوم-235 استفاده میشود. عدد جرمی 235 به مهندسان میگوید این اتم خاص، میتواند تحت شرایطی شکافته شود و انرژی زیاد تولید کند.
2. پزشکی و درمان: از برخی ایزوتوپها در دستگاههای تصویربرداری پزشکی مانند PET Scan استفاده میشود. پزشکان ایزوتوپهایی با عدد جرمی مشخص را به بدن تزریق میکنند تا بتوانند تصویر بهتری از اندامهای داخلی بگیرند.
3. باستانشناسی: همان کربن-14 که در جدول دیدیم، یک ایزوتوپ ناپایدار است و به مرور زمان تجزیه میشود. دانشمندان با اندازهگیری مقدار باقیماندهٔ آن در یک شیء باستانی (مثل یک تکه چوب)، میتوانند سن آن را محاسبه کنند. این روش تاریخگذاری رادیوکربن نام دارد.
اشتباهات رایج و پرسشهای مهم
پاورقی
1عدد جرمی (Mass Number): مجموع تعداد پروتونها و نوترونهای موجود در هستهٔ یک اتم. با نماد A نشان داده میشود.
2ایزوتوپ (Isotope): اتمهای یک عنصر که تعداد پروتونهای یکسان اما تعداد نوترونهای متفاوتی دارند. در نتیجه عدد اتمی یکسان ولی عدد جرمی متفاوتی دارند.
3الکترون (Electron): ذرهای با بار الکتریکی منفی که به دور هستهٔ اتم میچرخد. جرم آن در مقایسه با پروتون و نوترون بسیار ناچیز است.
4عدد اتمی (Atomic Number): تعداد پروتونهای موجود در هستهٔ یک اتم. این عدد هویت یک عنصر شیمیایی را مشخص میکند و با نماد Z نشان داده میشود.
5جدول تناوبی (Periodic Table): جدولی که در آن همهٔ عناصر شیمیایی بر اساس عدد اتمی و خواص شیمیایی مشترک، مرتب شدهاند.
6یون (Ion): اتم یا گروهی از اتمها که با از دست دادن یا گرفتن الکترون، باردار شدهاند.
