الكمياء المووية

تتكون العناصر ( الحديد ، النحاس ، الألومنيوم ، ....... الخ ) من وحدات صغيرة جداً تسمى بالذرات . حيث أن ذرات كل عنصر تختلف عن ذرات العناصر الأخرى .


يمكن أن نقول أن الذرة تتكون من جسيم مركزي صغير الحجم يسمى بالنواة ، ويدور حوله مجموعة من الإلكترونات والتي تدور في مدارات ( مسارات ) محددة يبلغ نصف قطرها حوالي 10-8 سم . علماً أن نصف قطر النواة يبلغ 10-13 سم تقريبا

* مكونات النواة :

تتكون النواة ( بشكل مبسط ) من جسيمات تسمى البروتونات والنيوترونات

• البروتون :

هو جسيم يحمل شحنة موجبة مساوية لشحنة الإلكترون في المقدار . وكتلة البروتون تساوي وحدة كتلة ذرية ( a.m.u ) حيث

و . ك . ذ = 67 * 10-24 جم تقريبا

• النيوترون :

هو جسيم متعادل الشحنة ( لا يحمل شحنة ) . وكتلته تساوي كتلة البروتون ( تقريباً ) وهو يتكون من اتحاد بين بروتون وإلكترون ، علماً أن النيوترون إذا خرج خارج النواة فإنه يعيش في المتوسط لمدة 12 دقيقة ثم يتفكك بعدها إلى بروتون وإلكترون .

والنيترون موجود في نوى كل العناصر ما عدى ذرة الهيدروجين(Z=1 ، A=1)

• الإلكترون :

هو جسيم له شحنة كهربائية سالبة تساوي شحنة البروتون في المقدار وله كتلة صغيرة جداً تساوي 9.11 * 10-28 جم أي أنها أصغر من كتلة البروتون بحوالي 1840 مرة ، وهي في حالة حركة دائمة وسريعة حول النواة ولا يمكن تحديد موقعه في الذرة بصورة دقيقة .

* مدارات الإلكترون حول النواة:

تدور الإلكترونات حول نواة الذرة بسرعة في مدارات ( orbits ) مختلفة ، وكل مدار يتسع لعدد معين من الإلكترونات ، فمثلاً المدار الأول ( K ) ويسمى بالقشرة ( وهو أقرب المدارات للنواة ) يتسع لإلكترونين فقط . والمدار الثاني ( L ) يتسع لثمانية إلكترونات والثالث ( M ) يتسع لـ 18 إلكترون ، والرابع يتسع لـ 32 إلكترون ، وهكذا . ويمكن معرفة عدد الإلكترونات في كل مدار عن طريق القانون التالي :

عدد الإلكترونات في المدار رقم (ن) = 2 ن2

مثال : المدار الأول ( ن = 1 ) = 2 * 21 = 2 إلكترون

المدار الثاني ( ن = 2 ) = 2 * 22 = 8 إلكترون

* العدد الكتلي (A) والعدد الذري (Z):

• العدد الكتلي للذرة هو عبارة عن مجموع النيوترونات والبروتونات الموجودة في نواة الذرة . فمثلاً ذرة الهيليوم تحتوي نواتها على بروتونين ونيترونين فيكون العدد الكتلي للهيدروجين = 2 + 2 = 4

ملحوظة : بما أن كتلة البروتون = كتلة النيترون تقريباً = a.m.u وكتلة الإلكترون صغيرة جداً (مهملة) إذاً يمكن أن نقول بأن كتلة الذرة بوحدة a.m.u للهيلوم = 4 a.m.u . ويمكن تطبيق ذلك على سائر العناصر

• العدد الذري : هو عبارة عن عدد البروتونات فقط الموجودة داخل النواة فمثلاً العدد الذري (Z) للهيليوم = 2

تصنيف العناصر
يعتـبر الجـدول الـدوري طريقة لتنظيم ومقارنة العناصر الكيميائيـة؛ فهـو يوفـر معلومـات عـن كـل العنـاصر الكيميائية المعروفة.
الدورات :-
يظهـر كـل عنصـر فـي الجدول برمزه، والعنــاصر مرتبـة فـي سـبعة صفـوف تسـمى دورات، وتقـرأ مـن اليسـار إلـى اليميـن. وتبين الـدورات تسلسـلًا مـن العنـاصر المعدنية إلى العناصر غـير المعدنيـة. ولا ينتمـي الهيدروجين بوضوح إلى أي مـن التصنيفيـن. وتـرتب العنـاصر فـي دورات حسـب أعدادهـا الذريـة مـن 1 إلـى 103. ويظهـر ذلك في أعلى الركن الأيسر من كل خانة. ويشير العدد الذري إلـى عـدد البروتونـات فـي نواة العنصر، والبروتونات عبارة عن جسيمات موجبة الشحنة في مركز الذرة.
المجموعات :-
يمثـل كـل عمـود فـي الجـدول مجموعة عنــاصر تقــرأ رأسـيًّا، ويحـتوي عـلى العنــاصر ذات الخصــائص المتماثلــة. ويوجـد ثمانية تقسيمات رئيســية للعنــاصر مرتبــة حســب عـدد الإلكترونـات والجسـيمات السالبة الشحنة موجودة في الــغلاف الخـارجي للـذرة. ويـتراوح عـدد الإلكترونات للعناصر مــا بيــن 1 و8 إلكترونـات فـي الغلاف الخارجي. وتســلك عنـاصر كـل مجموعـة سلوكا متماثلا.
المعادن القلوية :-

تضم المجموعة الأولى في الجدول الدوري عناصر الليثيوم، والصوديوم، والبوتاسيوم، والربيديـوم، والسـيزيوم، والفرانسـيوم. وتتصف المعادن القلويـة بكونهـا متفاعلـة جـدًا لـذلك يتم تخزينها في الـزيت لحمايتهـا مـن الأكسجين وبخار الماء الموجودين فـي الهـواء. وتعتـبر درجات حرارة انصهارها وغليانها منخفضـة، وتطفو على سطح الماء، كما يمكن قطعها بسكين، وتتفاعل مع الماء مكونة محاليل قلوية.
المعادن القلوية الأرضية :-
تضم المجموعة الثانية عناصر البيريليوم، والماغنسـيوم، والكالسيوم، والإسترنتيوم، والراديــوم، وتلـك العنـاصر ذات لـون أبيـض رمـادي، وجميعهـا طيّعـة (لينـة) إلا أنهـا تخـتلف فـي مقـدار صلابتهـا. وتحـتوي المعـادن القلوية الأرضي على زوج مـن الإلكترونـات فـي أقصـى الـغلاف الخـارجي والذي يمكـن إزالته من ذراته بسهولة لتكوين أيونات موجبة ويعطيهـا ذلك خاصية كيميائية معينة. والمعادن القلوية الأرضية غير نشطة كالمعادن القلوية.
الهالوجينات .
الهالوجينات :-
الهالوجينــات هــي العنــاصر الموجـودة بالمجموعـة السـابعة، وتضـم: الفلـورين، والكلـور، والـبروم، واليـود، والإستاتين. وتلك العناصر نشـطة للغايـة بحـيث لا يمكـن أن تتواجـد حـرة في الطبيعـة بـل نجدهـا متحـدة مع معادن في الأملاح مثل كلوريــد الصوديــوم. وهــذا هــو ســبب تســميتها بالهالوجينـات أو مكونات الملح. وتوجد الهالوجينات في مركبـات ذات أيونـات سـالبة. والإسـتاتين هو العنصر الآخر في المجموعة الذي ل يتواجد في الطبيعة.
الغازات الخاملة :-
تضــم المجموعـة الثامنـة عنـاصر غـير نشـطة للغايـة، وتشمل: الهليوم، النيون، والأرجــون، والكربتـون، والزينـون، والـرادون. وكلهـا غـازات لا لـون لهـا في درجة حرارة الغرفة، ودرجات انصهارهـا وغليانهـا منخفضـة. وتتواجـد كلها كذرات منفصلـة. وحتى عام 1962م لم يكن هناك مركبات معروفـة للغـازات الخاملـة وظـن الكيميائيون أنها غير نشطة بالمرة، ولذا سموها بالخاملة.


الكربون :-
الكربـون عنصـر مهم، وهو عنصر غير معــدني ويكــون 0.2% مـن القشـرة الأرضيـة. ويوجـد الكربون في الطبيعة في صور نقية ومتحـدًا مـع عنـاصر أخرى. ويوجد الكربون بالطبيعة فـي ثلاثـة أشـكال: المـاس، والجـرافيت، والفحم. وفي المـاس تكون ذرات الكربون مرتبة بانتظام في هيكل بحيث تحاط كل ذرة بأربع ذرات أخرى مكونة إنشاءً بلوريًّـا متينًـا ممـا يجـعل الماس أصلب مادة معروفة على وجه الأرض. وفي الجرافيت تحاط كل ذرة بثلاث أخـرى مكونة نمطًا طبقيًا، مما يجعل الجرافيت لينـًا. أمـا الفحـم فبنيتـه غير منتظمة. والكربون عنصر فريد لتعـدد وتنـوع مركباتـه عـلى نحو ضخم، فهو أساس الكيميـاء العضوية وكل الأنظمة الحية. ويعود الشمول والتنـوع اللـذان تتمـيز به كيمياء الكربون إلى قدرته عـلى تكـوين روابط مفردة، وثنائية، وثلاثية مع نفسه ومع العناصر الأخرى .
العناصر الانتقالي :-
تسمى العناصر (المظللة) في ذلك الجزء مـن الجـدول بالمعـادن الانتقاليـة وفيهـا يخـتلف كل عنصر عن جاره الموجود في دورة أخرى بعـدد الإلكترونـات الموجـودة فـي الغلاف التالي لغلاف الإلكترون الخارجي.

سلاسل اللنثنيد والأكتنيد :-
الصفـان الأخيران عند قاع الجدول يمثلان مجـموعتي اللنثنيـد والأكتينيـد ويظهران فـي الجـدول منفصليـن لأن خواصهمـا متشـابهة لدرجة أنهمــا لا يغطيـان سـوى عنصـرين فقـط فـي الجـدول الرئيســي. ومجموعـة اللنثنيـد عنـاصر معدنيـة نـادرة ويماثلهـا مجموعة الأكتينيد كيميائيًا. ويعتبر اليورانيوم أكتينيدًا.

خواص بعض المعدن

البوتاسيوم:

عنصر البوتاسيوم ضروري للأعصاب والقلب والشرايين والعضلات كما أن له شأنا كبيرا في تعديل الأحماض الضارة بالجسم لكن الإفراط فيه قد يؤدي إلى مضايقات ومضار الإنسان في غنى عنها. إن الإفراط في تناول عنصري البوتاسيوم والصوديوم قد يؤدي إلى نقص أملاح معدنية أخرى مما يفتقر إليها الجسم.
وبكلمة وجيزة فان عنصر البوتاسيوم له أهمية عنصر الصوديوم فكما أن ملح الطعام موجود في السوائل الطبيعية المختلفة في الجسم كذلك فإن عنصر البوتاسيوم موجود في خلايا العضلات وكريات الدم وغيرها.
أين يوجد عنصر البوتاسيوم؟
عنصر البوتاسيوم موجود في الأطعمة المختلفة كاللحوم واللبن والبيض والخضروات والفواكه والحبوب. مقدار أملاح الصوديوم والبوتاسيوم الموجودة في بعض المواد الغذائية (ملغ في كل مائة غرام):
صوديوم بوتاسيوم
اللحوم 50-110 325-400
البيض 130 100
الحليب 20-50 110-150
الشعير 300 500
القمح الجاف 30 460
البنادورة 30 160
الكوسا 0 170
البقول 40 تقريبا 750-1000
يظهر من الجدول بأن الخضروات فقيرة بالصوديوم وغنية بالبوتاسيوم وأكثر ما تحتويه من عنصر البوتاسيوم هو الكراث (البراصيا) إذ يصل احتوائه منه الى 300 ملغ ثم الجزر والسبانخ.إن نقع الخضروات في الماء كثيرا يقلل من قيمتها الغذائية لفقدان أملاحها وانحلالها في ماء الغسيل، كما أن عملية الطبخ قد تفقدها جزأ من عنصر البوتاسيوم الذي ينحل في ماء الطبخ.
لذلك يجب علينا أن نقلل ما أمكن من كمية الماء المعد للطبخ مع عدم إهمال المرق الذي يحتوي على عديد من الأملاح المنحلة فيه ومن هذه الأملاح عنصر البوتاسيوم. فمثلا الجزر، البصل، اللفت، البطاطا، اليقطين، السبانخ يفقد 70% أما القرنبيط، البازلاء، الفاصوليا الخضراء تفقد 60% والذرة، الملفوف، الملفوف الحمراء، الشمندر، البنادورة تفقد 50% فالإعتدال مطلوب في جميع الأمور.
ملحوظة: إن وجود الصوديوم والبوتاسيوم في اللحم يتفاوت بحسب جنس الحيوان علما بأن إحشاء الحيوان تحتوي على كمية أوفر.


الصوديوم:

عنصر الصوديوم موجود في الطبيعة كمركبات عديدة منها كلور الصوديوم (ملح الطعام) إن هذا الملح ضرورة من ضروريات الحياة فهو يشكل جزءا من مادة البروتوبلازما الحيوية في خلايا الكائنات الحية كما أن وجوده لازم بكمية معينة في جميع السوائل الداخلية الحيوية لاستمرار الحياة حتى إذا انخفضت الكمية اللازمة للجسم أو أوشكت جاء الإنذار ينادي بتدارك هذا الخطر لتزويد الجسم بهذا العنصر.
ولما كان الإنسان يفقد قسما منه عن طريق الإفرازات المطروحة من الجسم صار لزاما تعويض ما فقد عن طريق الطعام المحتوي على الملح أو بتناول الملح ذاته على أن يلتزم باستهلاك هذه المادة بالمقدار اللازم.
إن الملح موجود في الطبيعة بمناجمه الخاصة، لكنه يوجد أيضا في اللحوم والأسماك، اللبن، الخضروات، وفي الخبز المحتوي على الملح بحسب الطرق المتبعة في صنعه ويحتاج الإنسان البالغ يوميا الى حوالي عشر غرامات أو أكثر من ملح الطعام وهي كمية قد يفقدها الجسم بالإفرازات العرقية خلال ثلاث ساعات أثناء بذل المجهود الشاق وتحت أشعة الشمس، لذلك يجب الإنتباه بتزويد الجسم بالكمية اللازمة وتناول كمية إضافية حين التعرض للأعمال المجهدة والطقس الحار لتدارك ما يفقده الجسم بسبب هذه الإفرازات المحتوية على مادة الملح.
ما هي أضرار الإفراط بتناول الملح؟
ينتج داء السكري عن تصلب والتهاب البنكرياس (أي الغدة التي تفرز مادة الأنسولين بالقدر اللازم للجسم لكي تحافظ على مقدار مستوى السكر في الدم واحتراق ما يزيد عن حاجة الجسم). وان التهاب وتصلب البنكرياس قد يكون بسبب الإفراط في تناول الملح والسكر الصناعي. كما أن الإصابات المبكرة في الشرايين (ارتفاع ضغط الدم) والشيخوخة المبكرة سببها الإفراط بتناول الملح وكثيرون من علماء التغذية يعتقدون بأن الإفراط في تناول الملح يحدث التصلب والخمول كما أن المخ والعضلات والعيون والأجهزة التناسلية وغيرها تفقد مرونتها وتصبح عرضة للتكلس بسبب ذلك.
الأطباء يمنعون مرضاهم من تناول ملح الطعام لوجود معدن الصوديوم فيه وما ينطبق على ملح الطعام ينطبق على كل مادة يوجد فيها هذا المعدن مثل ثاني كربونات الصوديوم، كبريتات الصوديوم (المسهل) ساليسيلات الصوديوم، والخبز المحتوي على الملح.
الحديد:

عنصر الحديد من العناصر الهامة في بناء جسم الإنسان فهو يدخل في تركيب المادة الصباغية الحمراء المكونة للدم (الهيموغلوبين hemoglobin) التي تنقل مولد الحموضة (الأكسوجين) من الرئة الى أنسجة الجسم المختلفة. مادة الأكسوجين يتم بواسطتها إحراق المواد الغذائية لتوليد الحرارة اللازمة للجسم. كما أن الحديد يدخل في تركيب كافة خلايا الجسم ويلعب دورا هاما في النمو والإفرازات ونقصه في الجسم يسبب فقر الدم.
ما هي مصادره الغذائية؟
توجد أملاح الحديد في أكثر أنواع الخضروات كالبصل والباندورة، والبقول وبصورة خاصة يوجد في الخضروات الورقية كالسبانخ، والبقدونس، والكرفس، والخس وما شابهها، ويوجد أيضا في الفواكه كالموز والمشمش والعنب والتين والبلح وفي البذور واللوز، جوز الهند واللحوم وصفار البيض وغيرها.

ومما هو جدير بالذكر أن الجسم يستطيع أن يستفيد من عنصر الحديد الموجود في البصل والموز بمعدل 90% بينما لا يستفيد من عنصر الحديد الموجود في المواد الغذائية الأخرى بأكثر من 60%، ومن الملاحظ بأن البرتقال يزيد من فعالية امتصاص عنصر الحديد فيجدر بالمصابين بفقر الدم ان يتناولوا البرتقال مع الغذاء المحتوي على مادة الحديد لزيادة الإستفادة علما بأن مشروب الشاي يعاكس مفعول البرتقال (أي يقلل من امتصاص الحديد).