نسخة الفيديو النصية
وحدة الكتل الذرية الموحدة u تعرف بأنها واحد على 12 من كتلة ذرة الكربون-12. ما كتلة ذرة الفلور-19 بوحدة الكتل الذرية الموحدة؟
هناك طريقتان يمكننا بهما تحديد كتلة ذرة الفلور-19. الطريقة الأولى هي الاستفادة من جميع المعطيات الواردة في السؤال. لذا دعونا نبدأ بتحديد المعطيات المذكورة حول عنصر الفلور-19. الفلور أحد العناصر الموجودة في الجدول الدوري، وعدده الذري تسعة؛ حيث إن العدد الذري يساوي عدد البروتونات الموجودة في النواة، ومتوسط كتلته الذرية يساوي 18.998u، حيث يشير الرمز u إلى وحدة الكتل الذرية الموحدة.
قبل أن نواصل مناقشة ما نعرفه عن ذرة الفلور-19، قد نتساءل: لماذا لا يمكننا ببساطة استخدام متوسط الكتلة الذرية الذي يساوي 18.998u المكتوب أسفل الرمز الكيميائي للفلور للإجابة عن هذا السؤال باعتباره كتلة ذرة الفلور-19 ؟ سبب هذا هو أن متوسط الكتلة الذرية، بحكم التعريف، يحسب متوسط كتلة العنصر بناء على وفرة جميع نظائره المختلفة. والمطلوب منا في هذا السؤال ليس حساب متوسط الكتلة الذرية لذرات الفلور، بل إيجاد كتلة ذرة واحدة من الفلور-19. هذا يعني أنه لا يمكننا استخدام متوسط الكتلة الذرية للفلور للإجابة عن هذا السؤال. وسنواصل تحديد معطيات السؤال.
العدد 19 في عنصر الفلور-19 هو العدد الكتلي الذي هو مجموع البروتونات والنيوترونات في نواة ذرة العنصر. وبما أن السؤال يركز على ذرة الفلور-19، فسيكون من المفيد رسم ذرة الفلور-19 وتسمية مكوناتها. تحتوي نواة ذرة الفلور-19 على تسعة بروتونات، ونعلم ذلك لأن عددها الذري يساوي تسعة. وإذا أردنا تحديد عدد النيوترونات للفلور-19، يمكننا استخدام معادلة العدد الكتلي بالتعويض عن العدد الكتلي بالعدد 19، وعن عدد البروتونات بالعدد تسعة. وبطرح تسعة بروتونات من العدد الكتلي 19، نجد أن هناك 10 نيوترونات في نواة ذرة الفلور-19.
بما أننا في السؤال نتعامل مع ذرة فلور-19، فلا بد أن يكون لدينا تسعة إلكترونات سالبة الشحنة في السحابة الإلكترونية الممثلة بالدائرة الزرقاء في هذا الرسم، لتكافئ البروتونات التسعة الموجبة الشحنة في النواة فتتكون ذرة متعادلة.
ثمة معلومة أخرى معطاة لنا في السؤال لمساعدتنا على تحديد كتلة ذرة الفلور-19، وهي تعريف وحدة الكتل الذرية الموحدة. تعرف وحدة الكتل الذرية الموحدة بأنها واحد على 12 من كتلة ذرة الكربون-12، وهو ما يعني أن هناك ستة بروتونات في النواة. ويشير العدد 12 في رمز نظير الكربون-12 إلى العدد الكتلي لنظير الكربون هذا. وبما أن التعريف يوضح أننا نتعامل مع ذرة كربون-12، فلا بد أن يكون هناك ستة إلكترونات سالبة الشحنة في سحابة الإلكترونات الخاصة به لتكافئ البروتونات الموجبة الستة في النواة.
وكما فعلنا لتحديد عدد النيوترونات لذرة الفلور-19، يمكننا حساب النيوترونات لذرة الكربون-12 بطرح ستة بروتونات من العدد الكتلي الذي يساوي 12 لنجد أن نظير الكربون هذا يحتوي على ستة نيوترونات في النواة. يمكننا أيضًا كتابة تعريف وحدة الكتل الذرية الموحدة بطريقة أخرى، وهي توضيح أن وحدة u الواحدة تساوي كتلة ذرة الكربون-12 مقسومة على 12. وبناء على هذا التعريف، يكون لذرة الكربون-12 كتلة تساوي 12 وحدة كتل ذرية موحدة تمامًا، أو 12u.
يمكننا التأكد من ذلك بالانتباه إلى أن كتلة البروتون وكتلة النيوترون متساويتان تقريبًا. وأن للإلكترونات كتلة مهملة مقارنة بالبروتونات والنيوترونات، وهو ما يعني أنه إذا كان الـ 12 نيوكليونًا أو مجموع ستة بروتونات وستة نيوترونات في ذرة الكربون-12 يساوي 12 وحدة كتل ذرية موحدة أو 12u، فإن الـ 19 نيوكليونًا أو مجموع تسعة بروتونات و 10 نيوترونات في الفلور-19 يساوي كتلة مقدارها 19 وحدة كتل ذرية موحدة أو 19u.
الطريقة الأخرى التي يمكننا بها حل هذا السؤال هي التركيز على بروتون واحد ونيوترون واحد؛ فكل منهما يساوي وحدة كتل ذرية موحدة واحدة، أو وحدة u واحدة تقريبًا. ومرة أخرى، باستبعاد كتلة الإلكترونات؛ لأنها مهملة مقارنة بالبروتونات والنيوترونات، نجد أن البروتونات التسعة، التي لها كتلة تساوي تسعة u تقريبًا، بالإضافة إلى النيوترونات الـ 10 التي لها كتلة تساوي تقريبًا 10u في ذرة الفلور-19، لهما كتلة مقدارها 19 وحدة كتل ذرية موحدة، أو 19u، وهي الإجابة التي حصلنا عليها باستخدام العلاقة بين وحدة الكتل الذرية الموحدة وكتلة ذرة الكربون-12.
إذن، كتلة ذرة الفلور-19 بوحدة الكتل الذرية الموحدة تساوي 19u.
