على ماذا يعتمد استقرار ذرات العناصر؟

عوامل استقرار ذرات العناصر

تتواجد معظم الذرات في الطبيعة بشكل مستقر، إلا أن بعض النظائر لبعض العناصر تتواجد بشكل غير مستقر في الطبيعة، حيث تحافظ الذرات المستقرة على خصائصها، أما الذرات غير المستقرة، فتتعرض للاضمحلال الإشعاعي، ويعتمد استقرار الذرات بشكل أساسي على أساس استقرار النواة وتوازنها.^[١]

بالإضافة إلى ذلك، فإن توزيع الإلكترونات في مدارات الذرة يؤثر على استقرارها، ولكن هذا الاستقرار الإلكتروني يختلف عن استقرار النواة، حيث إن استقرار النواة يعني أن الذرة غير مشعة، أما الاستقرار الإلكتروني يعني أن الذرة متعادلة الشحنة وغير متفاعلة.^[٢]

تأثير استقرار النواة على استقرار الذرة

تتكون نواة الذرة من البروتونات والنيوترونات، حيث إن البروتونات هي أجسام دون ذرية تملك شحنة موجبة، والنيوترونات هي أيضاً أجسام دون ذرية تملك شحنة متعادلة، وبشكل أساسي، فإن استقرار أنوية الذرات يعتمد على توازن النيوترونات فيها، حيث تكون القوى متوازنة داخل نواة الذرة المستقرة؛ عندما تحتوي النواة على العدد المناسب من البروتونات والنيوترونات، ويمكن وصف الذرات المستقرة بأنها غير مشعة، أي أن أنويتها لا تتعرض للاضمحلال الإشعاعي.^[٣]

أما الذرات غير المستقرة، فإنها تكون ذرات مشعة، وتتحلل بعد فترة زمنية معينة، حيث تكون النيوترونات في هذه الذرات غير متوازنة؛ ولذلك تتعرض للاضمحلال الإشعاعي، كما ويطلق على الذرات في هذه الحالة مسمى النظائر المشعة، ويعود ذلك لتتحلل الذرات غير المستقرة؛ مما يؤدي إلى انبعاث الطاقة على شكل أشعة بمختلف أنواعها مثل أشعة ألفا وبيتا وغاما، وفي كثير من الحالات، تبقى الذرة الناتجة غير مستقرة بعد التحلل، لذلك تستمر في الاضمحلال حيث تتحلل هذه الذرة مرة أخرى إلى ذرة جديدة، وتستمر العملية في سلسلة اضمحلال إشعاعي، حتى يتم الوصول إلى شكل مستقر لهذه الذرة.^[٣]

تأثير التوزيع الإلكتروني على استقرار الذرة

تتكون نواة الذرة من البروتونات والنيوترونات، وكما تم التوضيح سابقاً، فإن هذا يؤثر على استقرار النواة، إلا أن الذرة تحتوي أيضاً على الإلكترونات التي تتواجد حول النواة، وهي جسيمات دون ذرية أصغر بكثير من النواة، كما وتمتلك الإلكترونات شحنة سالبة، ويؤثر عدد الإلكترونات وتوزيعها في المدارات على استقرار الذرة الكيميائي، وعلى قدرتها على الدخول في تفاعلات كيميائية، حيث أنها تقوم بتحديد أنواع التفاعلات التي يمكن أن يشارك بها العنصر، وما إذا كان عنصراً شديد التفاعل أم عنصراً خاملاً.^[٢]

يمكن تفسير ذلك من خلال امتلاك الذرات المستقرة كيمائياً شحنة كلية متعادلة، يتم الحصول على هذه الشحنة عندما تتساوى أعداد البروتونات في النواة مع أعداد الإلكترونات حول النواة، حيث إن كلاً من البروتونات والإلكترونات يمتلك شحنات متضادة، فتلغي بعضها بعضاً، بالإضافة إلى ذلك، فإن الذرات المستقرة كيميائياً تحتوي على العدد الكامل من إلكترونات التكافؤ، أما الذرات الغير مستقرة كيميائياً، فإنها لا تمتلك شحنة متعادلة، ولا تمتلك العدد الكامل من الإلكترونات في أغلفة التكافؤ الخاصة بها، ومن الجدير بالذكر أن هذا النوع من الاستقرار ليس له علاقة بالنشاط الإشعاعي للذرة، بل هو متعلق بقدرة الذرة على الدخول في التفاعلات الكيميائية.^[٢]