العدد الذري للكلور: 17 بروتونًا، فماذا تعني بقية الأرقام؟

ماذا يثبت العدد 17؟

العدد الذري Z هو عدد البروتونات، وهو الذي يحدد العنصر. لا يغير اكتساب إلكترون هوية نواة الكلور، ولا يحولها إلى أرجون لمجرد أن العدد الإلكتروني صار 18. أما تغير عدد البروتونات فموضوع تحول نووي إلى عنصر آخر. ^[3]

الكلور من الهالوجينات. المجموعة 17 في الترقيم الحديث ليست المجموعة 7 الخاصة بعائلة أخرى في الفئة d. قد ترى في مراجع قديمة الرمز VIIA للهالوجينات؛ اقرأ نظام الترقيم بدل إسقاط كلمة «السابعة» على كل جدول. ^[1]

إلكترونات الكلور وتوزيعها

للذرة المتعادلة في الحالة القاعية التوزيع 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁵، ويختصر إلى [Ne]3s²3p⁵. جمع الأسس يعطي 2+2+6+2+5=17. الرمز [Ne] يمثل 10 إلكترونات داخلية، لا ذرة نيون منفصلة داخل ذرة الكلور. ^[1][4]

وبحسب الطبقات الرئيسية يمكن تلخيص الأعداد إلى 2،8،7 من الداخل إلى الخارج. الطبقة الثالثة تحوي 7 إلكترونات هنا، لذا تنتمي الذرة إلى الدورة 3، ويتوافق نمطها الخارجي مع عائلة الهالوجينات. ^[4]

الطبقة ليست مدارًا واحدًا؛ الجزء 3p يضم ثلاثة مدارات. تسمح قاعدة باولي باثنين في كل مدار بلفين متعاكسين، ويملأ ترتيب هوند المدارات المتكافئة فرادى قبل الازدواج في هذا الوصف. لذلك يحتوي 3p⁵ زوجين وإلكترونًا منفردًا. ^[4]

كيف نحسب نيوترونات الكلور؟

العدد الكتلي A يعد البروتونات والنيوترونات معًا، فنحسب N_n=A−Z. في الكلور 35 يكون 35−17=18 نيوترونًا، وفي الكلور 37 يكون 37−17=20. النظيران كلاهما كلور لأن عدد البروتونات ثابت. ^[2][3]

لا نحسب النيوترونات من طرح 17 من 35.45. العدد 35.45 متوسط للكتلة الذرية النسبية، بينما 35 و 37 عددان كتليان لنظيرين محددين. الكتلة الفعلية للنظير بوحدة دالتون قريبة من عدده الكتلي، لكنها لا تساويه تمامًا. ^[2][3]

تعرف كتل النظيرين هنا بنحو 34.96885 و 36.96590 دالتون، وتختلف وفرتهما بين عينات طبيعية. ولهذا تعطي CIAAW للوزن الذري القياسي مجالًا من 35.446 إلى 35.457 بدل عدد واحد دقيق لجميع العينات. ^[2]

متوسط الكتلة ليس نظيرًا ثالثًا

لنفترض مثالًا حسابيًا لعينة تحوي 76% من الكلور 35 و 24% من الكلور 37. باستخدام الكتلتين المقربتين السابق ذكرهما يكون المتوسط 0.76×34.96885+0.24×36.96590≈35.44814. هو مجموع موزون لكتل الأنواع الموجودة، لا ذرة تحتوي جزءًا عشريًا من نيوترون. ^[2]

هذه نسب مختارة داخل المجال الطبيعي للتوضيح، وليست نتيجة فحص عينة أجريناه. وإذا استعملنا العددين الكتليين 35 و 37 بدل كتل النظائر، حصلنا على 35.48؛ الفرق يوضح لماذا لا نستبدل عدد النيوكليونات بالكتلة المقاسة في حساب دقيق.

ولا يعني عرض أشهر نظيرين أن الكلور لا يملك نظائر أخرى. المقارنة هنا محددة بالكلور 35 والكلور 37، ولا تقدم قائمة مغلقة لجميع النظائر المعروفة. ^[2]

الكلور المتعادل وأيون الكلوريد

يتكون أيون الكلوريد Cl⁻ عند إضافة إلكترون إلى ذرة كلور في الوصف الإلكتروني. عدد البروتونات يبقى 17، وعدد الإلكترونات يصير 18، فالمحصلة 17−18=−1 بوحدة الشحنة الأساسية. توزيعه القاعي يماثل عدد إلكترونات الأرجون، لكن النواتين مختلفتان. ^[3][4]

إذا أخذنا الكلور 35 مثالًا، فإن تكوين Cl⁻ لا يغير 18 نيوترونًا فيه. أما الانتقال في المقارنة من الكلور 35 إلى الكلور 37 فيغير عدد النيوترونات إلى 20، ولا يتطلب جعل الذرة سالبة. تغيير النظير وتغيير شحنة الأيون عمليتان مختلفتان.

Cl و Cl₂ و Cl⁻ ليست صيغًا لشيء واحد

Cl رمز العنصر أو الذرة بحسب السياق. Cl₂ جزيء من ذرتين، وهو الصورة المعتادة للكلور العنصري الغازي تحت الظروف المذكورة في بيانات العنصر. يحتوي جزيء من ذرتين متعادلتين 34 إلكترونًا، لكن العدد الذري لكل نواة يظل 17، ولا نقول إن «العدد الذري للجزيء 34». ^[1]

أما Cl⁻ فهو أيون كلوريد مثل الموجود في الأملاح. تختلف خواص الملح والمحلول الأيوني عن غاز الكلور، فلا ننقل وصف الغاز إلى أي منتج يحمل كلمة كلوريد. تساعد الصيغة وشحنة النوع وعدده الكتلي على معرفة ما الذي نصفه قبل قراءة أي خاصية. ^[1][3]