در فصل سوم علوم هشتم با عنوان «از درون اتم چه خبر» با ذرههای سازنده اتم یعنی الکترون، پروتون و نوترون، بار الکتریکی و جرم نسبی آنها، عدد اتمی، نشانه شیمیایی عنصرها و مدل اتمی بور آشنا میشویم. سپس مفهوم ایزوتوپ، عدد جرمی و یون را بررسی میکنیم و یاد میگیریم چگونه تعداد پروتونها، نوترونها و الکترونهای یک اتم یا یون را از روی اطلاعات دادهشده مشخص کنیم.
در ادامه پاسخ کامل گفتوگو کنیدها، فعالیتها، فکر کنیدها، خود را بیازماییدها و سؤالهای داخل متن صفحات ۲۱ تا ۲۷ علوم هشتم را به ترتیب کتاب میخوانید.
جواب گفت و گو کنید صفحه ۲۲ علوم هشتم
در گروه خود درباره جدول بالا گفتوگو کنید. نتایج گفتوگو را در دو عبارت بنویسید.
پاسخ:
۱- الکترون دارای بار الکتریکی منفی، پروتون دارای بار الکتریکی مثبت و نوترون بدون بار الکتریکی است.
۲- جرم نسبی پروتون و نوترون تقریباً با یکدیگر برابر است؛ اما جرم الکترون در مقایسه با آنها بسیار ناچیز و تقریباً برابر صفر است.
جواب سوالات صفحه ۲۲ علوم هشتم
در شکل ۱ ساختاری برای سه عنصر داده شده است. با توجه به شکل، تعداد ذرههای سازنده اتمهای این سه عنصر را مقایسه کنید. از این مقایسه چه نتیجهای میگیرید؟
پاسخ بر اساس شکل کتاب:
اتم هیدروژن: ۱ پروتون، ۰ نوترون و ۱ الکترون دارد.
اتم کربن: ۶ پروتون، ۶ نوترون و ۶ الکترون دارد.
اتم اورانیم: ۹۲ پروتون، ۱۴۶ نوترون و ۹۲ الکترون دارد.
نتیجه: اتم عنصرهای مختلف تعداد متفاوتی پروتون دارند و تعداد پروتونها مشخصکننده نوع اتم و عنصر است. همچنین در هر سه اتم نشاندادهشده تعداد پروتونها و الکترونها برابر است.
جواب فعالیت صفحه ۲۲ علوم هشتم
با توجه به اینکه بار الکتریکی هر اتم از مجموع بارهای الکتریکی مثبت و منفی ذرههای سازنده آن به دست میآید:
الف) نشان دهید اتمهای کربن، هیدروژن و اورانیم بار الکتریکی ندارند.
ب) از این فعالیت چه نتیجهای میگیرید؟
پاسخ الف:
هیدروژن: یک پروتون با بار مثبت و یک الکترون با بار منفی دارد:
(+1) + (−1) = 0
کربن: ۶ پروتون و ۶ الکترون دارد:
6(+1) + 6(−1) = 0
اورانیم: ۹۲ پروتون و ۹۲ الکترون دارد:
92(+1) + 92(−1) = 0
نوترونها نیز بار الکتریکی ندارند و در بار الکتریکی اتم اثری ندارند.
پاسخ ب: در یک اتم خنثی تعداد پروتونها و الکترونها برابر است؛ بنابراین مجموع بارهای مثبت و منفی صفر میشود و اتم بار الکتریکی ندارد.
جواب سوالات صفحه ۲۳ علوم هشتم
حال به نظر شما ساختار اتم چگونه است؟ ذرههای ریز درون اتم چگونه در کنار هم قرار گرفتهاند؟ چگونه میتوان رفتار اتمها را بررسی و مشخص کرد؟
پاسخ: چون اتم به طور مستقیم با چشم دیده نمیشود، دانشمندان با انجام
آزمایشهای مختلف و روشهای غیرمستقیم درباره ساختار درونی آن اطلاعات به دست آوردهاند و بر اساس این اطلاعات مدلهایی برای اتم ارائه کردهاند.
در مدلی که در این فصل بررسی میکنیم، پروتونها و نوترونها در هسته قرار دارند و الکترونها در مدارهایی پیرامون هسته حرکت میکنند.
جواب خود را بیازمایید صفحه ۲۳ علوم هشتم
با توجه به نشانه عنصر نئون، تعداد الکترونها و تعداد پروتونهای این عنصر را مشخص کنید.
پاسخ: عدد اتمی نئون
۱۰ است؛ بنابراین اتم نئون دارای
۱۰ پروتون است.
چون اتم نئون خنثی است، تعداد الکترونهای آن نیز با تعداد پروتونها برابر است؛ پس ۱۰ الکترون دارد.
جواب گفت و گو کنید صفحه ۲۴ علوم هشتم
در شکل زیر مدل اتمی بور برای یک عنصر نمایش داده شده است. با توجه به آن درباره ساختار اتمها گفتوگو کنید.
پاسخ: در مدل اتمی بور،
هسته در مرکز اتم قرار دارد و از پروتونها و نوترونها ساخته شده است. الکترونها نیز در مسیرهای دایرهای به نام
مدار در اطراف هسته قرار دارند.
این مدل به منظومه شمسی شباهت دارد؛ همانطور که سیارهها به دور خورشید حرکت میکنند، در مدل بور نیز الکترونها در مدارهایی پیرامون هسته قرار گرفتهاند.
جواب فعالیت صفحه ۲۴ علوم هشتم
الف) تعداد الکترونها، پروتونها، نوترونها و عدد اتمی پنج عنصر نشان داده شده در شکل ۲ را مشخص کنید.
| عنصر |
الکترون |
پروتون |
نوترون |
عدد اتمی |
| هیدروژن H |
۱ |
۱ |
۰ |
۱ |
| هلیم He |
۲ |
۲ |
۲ |
۲ |
| لیتیم Li |
۳ |
۳ |
۴ |
۳ |
| بریلیم Be |
۴ |
۴ |
۵ |
۴ |
| بور B |
۵ |
۵ |
۶ |
۵ |
ب) چرا در عنصرهای لیتیم، بریلیم و …، الکترونهای سوم و بعد از آن در مدار بعدی قرار گرفتهاند؟
پاسخ: زیرا در مدل بور مدار اول حداکثر گنجایش دو الکترون را دارد. پس از قرار گرفتن دو الکترون در مدار اول، الکترون سوم و الکترونهای بعدی باید در مدار دوم قرار بگیرند.
پ) ساختار اتمهای C₆ (با 6n)، N₇ (با 7n)، O₈ (با 8n) و F₉ (با 10n) را مطابق مدل بور رسم کنید.
راهنمای دقیق رسم:
کربن C: هسته را با ۶ پروتون و ۶ نوترون رسم کنید. در مدار اول ۲ الکترون و در مدار دوم ۴ الکترون قرار دهید.
نیتروژن N: هسته را با ۷ پروتون و ۷ نوترون رسم کنید. در مدار اول ۲ الکترون و در مدار دوم ۵ الکترون قرار دهید.
اکسیژن O: هسته را با ۸ پروتون و ۸ نوترون رسم کنید. در مدار اول ۲ الکترون و در مدار دوم ۶ الکترون قرار دهید.
فلوئور F: هسته را با ۹ پروتون و ۱۰ نوترون رسم کنید. در مدار اول ۲ الکترون و در مدار دوم ۷ الکترون قرار دهید.
جواب فعالیت صفحه ۲۵ علوم هشتم
ت) با توجه به موارد صفحه قبل، مشخص کنید در مدار اول و دوم حداکثر چند الکترون جای میگیرد؟
پاسخ: در مدار اول حداکثر ۲ الکترون و در مدار دوم حداکثر ۸ الکترون جای میگیرد.
ث) برای Ne₁₀ (با 10n) کدام ساختار اتمی روبهرو درست است؟
پاسخ: شکل «الف» درست است.
نئون عدد اتمی ۱۰ دارد؛ بنابراین اتم خنثی نئون ۱۰ الکترون دارد. در مدل بور، ۲ الکترون در مدار اول و ۸ الکترون در مدار دوم قرار میگیرند.
جواب فکر کنید صفحه ۲۵ علوم هشتم
با بررسی شکلهای بالا به پرسشهای زیر پاسخ دهید:
الف) این سه اتم با یکدیگر چه شباهتهایی دارند؟
ب) این اتمها با یکدیگر چه تفاوتی دارند؟
پ) هر یک از این اتمها به چه عنصری تعلق دارند؟
پاسخ الف: هر سه اتم دارای
۶ پروتون و ۶ الکترون هستند و در نتیجه عدد اتمی آنها برابر ۶ است.
پاسخ ب: تعداد نوترونهای آنها متفاوت است. یکی ۶ نوترون، دیگری ۷ نوترون و دیگری ۸ نوترون دارد.
پاسخ پ: هر سه اتم به عنصر کربن تعلق دارند؛ زیرا تعداد پروتونهای آنها یکسان و برابر ۶ است. این سه اتم، ایزوتوپهای کربن هستند.
جواب فعالیت صفحه ۲۵ علوم هشتم
الف) با مراجعه به شکل ۳ برای هر ایزوتوپ کربن مجموع تعداد پروتونها و نوترونها را مشخص کنید.
پاسخ:
ایزوتوپ اول: 6 + 6 = 12
ایزوتوپ دوم: 6 + 7 = 13
ایزوتوپ سوم: 6 + 8 = 14
ب) به مجموع تعداد پروتونها و نوترونها، عدد جرمی میگویند. کمترین و بیشترین عدد جرمی ایزوتوپهای کربن را مشخص کنید.
پاسخ: کمترین عدد جرمی برابر ۱۲ و بیشترین عدد جرمی برابر ۱۴ است.
جواب خود را بیازمایید صفحه ۲۶ علوم هشتم
عنصر هیدروژن سه ایزوتوپ دارد که عدد جرمی آنها به ترتیب برابر ۱، ۲ و ۳ است. نماد شیمیایی این سه ایزوتوپ را به همراه عدد اتمی و عدد جرمی آنها بنویسید.
پاسخ: عدد اتمی هیدروژن در هر سه ایزوتوپ
۱ است؛ زیرا هر سه یک پروتون دارند. عدد جرمی آنها متفاوت است:
¹₁H ²₁H ³₁H
یعنی هیدروژن با عدد جرمی ۱، هیدروژن با عدد جرمی ۲ و هیدروژن با عدد جرمی ۳.
جواب فکر کنید صفحه ۲۷ علوم هشتم
با مراجعه به شکل ۶ به پرسشهای مطرح شده پاسخ دهید:
الف) جدول زیر را کامل کنید.
| شماره ذره |
تعداد الکترونها |
تعداد پروتونها |
بار ذره |
نام ذره |
| الف |
۱۰ |
۱۱ |
مثبت |
یون سدیم |
| ب |
۱۸ |
۱۷ |
منفی |
یون کلرید |
ب) با توجه به اینکه ذرههای سازنده نمک خوراکی (سدیم کلرید) یونهای مثبت و منفیاند، یون را تعریف کنید.
پاسخ: به ذرهای که تعداد پروتونها و الکترونهای آن برابر نباشد و در نتیجه دارای بار الکتریکی مثبت یا منفی باشد، یون میگویند.
پ) نشانه شیمیایی یون سدیم و یون کلرید را بنویسید.
پاسخ:
یون سدیم: Na⁺
یون کلرید: Cl⁻
جواب خود را بیازمایید صفحه ۲۷ علوم هشتم
الف) شکل روبهرو، ساختار اتمی یک ذره را بر اساس مدل بور نشان میدهد. این ساختار به یک اتم خنثی، یون مثبت یا منفی تعلق دارد. چرا؟
پاسخ: این ذره یک یون منفی است؛ زیرا در شکل ۸ پروتون و ۱۰ الکترون دارد. بنابراین تعداد الکترونها دو عدد بیشتر از پروتونهاست و بار ذره برابر ۲− است.
ب) نشانه شیمیایی این ذره را به همراه عدد اتمی و عدد جرمی آن بنویسید (نشانه اتم این ذره را A در نظر بگیرید).
پاسخ: در شکل، ذره دارای
۸ پروتون و ۸ نوترون است.
عدد اتمی: 8
عدد جرمی: 8 + 8 = 16
بنابراین نشانه آن به صورت زیر نوشته میشود:
¹⁶₈A²⁻
نکته مهم فصل: تعداد پروتونها هویت یک عنصر را مشخص میکند. اگر تعداد نوترونهای اتمهای یک عنصر متفاوت باشد، ایزوتوپهای آن عنصر به وجود میآیند؛ اما اگر تعداد الکترونها و پروتونها برابر نباشد، ذره به یون تبدیل میشود.
جمعبندی فصل سوم علوم هشتم: اتم از الکترون، پروتون و نوترون ساخته شده است. پروتون بار مثبت، الکترون بار منفی و نوترون بدون بار است. پروتونها و نوترونها در هسته قرار دارند و در مدل بور، الکترونها در مدارهایی پیرامون هسته قرار میگیرند. تعداد پروتونهای هر اتم را عدد اتمی و مجموع تعداد پروتونها و نوترونها را عدد جرمی میگویند. اتمهای یک عنصر که تعداد نوترون متفاوت دارند، ایزوتوپهای آن عنصر هستند. همچنین اگر تعداد الکترونها و پروتونهای یک ذره برابر نباشد، آن ذره دارای بار الکتریکی است و یون نامیده میشود.
