الرمز الكيميائي هو اختصار أو تمثيل أصغر لأسماء العناصر الكيمائية. جميع العناصر الطبيبعية لها رمز يتكون من حرف أو إثنين, والعناصر المؤقتة لها رمز مكون من ثلاثة أحرف .

جميع الرموز الكيميائية موجودة في الجدول الدوري وتستخدم في المعادلات الكيميائية :

2H2+O2---------->2H2O

ونظرا لأن معظم الرموز الكيميائية مشتقة من الاسم اللاتيني أو من الإغريقة, فيمكن أن لا تماثل الاسم الإنجليزي الذي تسمى به, فمثلا الصوديوم " Sodium " اسمه اللاتيني natrium والذهب " Gold " و اسمه اللاتيني aurum .

يمكن للرمز الكيميائي أن يتغير لإظهار نظير معين للعنصر, ولإظهار الخواص الأخرى مثل التأين والتأكسد للرمز الكيميائي.

أشباه الفلزات (Metalloid)( الأصل الإغريقي للكلمة يعنى شبيه الفلز ) مثل الفلزات واللافلزات إحدى السلاسل الكيميائية ، وتتميز بخصائص معينة من ناحية التأين والترابط . أشباه الفلزات لها خصائص متوسطة بين الفلزات واللا فلزات ، ولا توجد طريقة محدد للتفريق بين أشباه الفلزات والفلزات الحقيقية، ولكن عموما فإن أشباه الفلزات تكون شبه موصلة أكثر من كونها عازلة .

أشباه الفلزات مرتبة حسب الرقم الذري هي كالتالي :

* بورون ( B )
* سليكون ( Si )
* جيرمانيوم ( Ge )
* زرنيخ ( As )
* إثمد، أو الأنتيموان ( Sb )
* تيلوريم ( Te )
* بولونيوم ( Po )

في الجدول الدوري ، تقع أشباه الفلزات على هيئة خط مائل من البورون إلى البولونيوم وتكون العناصر الموجودة في أعلى يسار الخط هي اللافلزات ، بينما العناصر الموجودة أسف يمين الخط في الفلزات .

التصرف الشبيه بالفلزات لا يقتصر فقط على هذه العناصر ولكن يوجد أيضا في السبائك والمركبات .

أحد التعريفات لسلوك أشباه الفلزات هو في حالة حدوث تداخل بين حزمة التوصيل وحزمة التكافؤ . ونظرا لأن هذا يحدث في الفلزات فإن أشباه الفلزات يجب أن يكوت لها كثافة حمل قليلة .

تعرف عملية التأين على أنها العملية الفيزيائية لتحويل الذرة أو الجزيء إلى أيونات بإضافة أو إزالة جسيمات مشحونة مثل الالكترونات أو أيونات أخرى.

هذه العملية تختلف بشكل طفيف اعتماداً على طبيعة الأيون ما إذا كان يتم إنتاج شحنة كهربائية موجبة أم سالبة. ينتج أيون مشحون شحنة موجبة عندما يمتص إلكترون مرتبط إلى الذرة(أو الجزيء) طاقة كافة تمكنه من الهرب من مجال الجذب الكهربائي الذي كان يثبته في مكانه، بحيث يكسر الإلكترون ارتباطه وينطلق حراً. يطلق على مقدار الطاقة اللازمة لهذه العملية اسم طاقة التأين. ينتج الأيون المشحون بشحنة سالبة عندما يتحد إلكترون حر مع الذرة أو الجزيء وبالتالي يتم ضمه داخل مجال الجذب الكهربائي ومطلقاً أي طاقة فائضة.

غالباً تقسم عملية التأين إلى نوعين: التأين المتسلسل، والتأين الغير متسلسل.

الدالف أو الشارد أو الشاردة (أو الأيون في الترجمات الحرفية) (بالإنكليزية: Ion) هو ذرة مشحونة كهربائياً بعد تفاعل كيميائي (أخذت أو أعطت إلكترونات لذرة أو مجموعة ذرات أخرى)، ويوجد أيضًا دالف على شكل مجموعة من الذرات وتسمى هذه بالمجموعة أيونية، والأيون نوعان:

1. دالف موجب أو شرجبة (كاتايون) (بالإنكليزية: Cation) (اللفظ الاصلي من اللاتينية كات ايون وليس كاتيون, انظر المقالة الإنكليزية): وهو ذرة غير متعادلة كهربائيًا، عدد البروتونات فيها أكبر من عدد الإلكترونات أي أن الشحنة الموجبة في الذرة أعلى من الشحنة السالبة. يتكون الدالف الموجب إثر خسارة الذرة للإلكترونات (مقدار الشحنة الموجبة التي تأخذها الذرة يتعلق بعدد الإلكترونات التي تخسرها). فمثلاً، إذا خسرت الذرة إلكترونًا واحدًا بعد أن كانت حيادية(متعادلة، أي عدد الإلكترونات = عدد البروتونات) فعدد البروتونات يصبح فيها أكبر من عدد الإلكترونات بوحدة واحدة أي أن الذرة تشحن بشحنة موجبة (+1).

2. دالف سالب أو شرسبة (أنايون) (بالإنكليزية: Anion) (اللفظ الاصلي من اللاتينية ان ايون وليس انيون, انظر المقالة الإنكليزية) : وهو ذرة غير متعادلة كهربائيًا عدد الإلكترونات فيها أكبر من عدد البروتونات، أي أن الشحنة السالبة في الذرة أكبر من الشحنة الموجبة. مقدار الشحنة السالبة للذرة يتعلق بعدد الإلكترونات التي تكتسبها الذرة، فمثلاً إذا اكتسبت الذرة إلكترون واحد، فعدد الإلكترونات يصبح فيها أكبر بوحدة واحدة من عدد البروتونات وبما أن شحنة الإلكترون سالبة، إذن تشحن الذرة بشحنة (-1).

طاقة التأين لذرة (Ionization Energy IE) هي الطاقة اللازمة لنزع إلكترون منها . وبتعميم أكثر ، تكون طاقة التأين ن هي طاقة نزع الإلكترون ن بعد نزع الإلكترونات ن-1 . وطاقة التأين ذات أهمية كبيرة في الكيمياء الفيزيائية نظرا لأنها مقياس لمقدار إذعان الذرة لفقد الإلكترونات ، أو بمعنى اخر القوة التي يتم إمساك الإلكترون بها .

طاقة التأين تقل خلال المجموعة بالجدول الدوري و تزيد من اليمين لليسار خلال الدورة وذلك بسبب زيادة العدد الذري مما يؤدي إلى زيادة الشحنة النووية الفعالة (الشحنة النووية الفعالة = شحنة النواة - معامل الحجب) فزيادة العدد الذري يؤدي إلى زيادة عدد البروتونات في النواة مما يؤدي إلى زيادة جذب الذرة لالكترونات المستويات الخارجية فتزداد الطاقة اللازمة لنزع الالكترون فتزداد طاقة التأين. كما أن طاقة التأين تتناسب عكسيا بشدة مع نصف القطر الذري فكلما ازداد نصف القطر الذري زاد بعد الكترونات المستويات الخارجية عن النواة وقل جذب النواة لها فيسهل نزعها من الذرة فتقل طاقة التأين اللازمة. كما أن هناك زيادة كبيرة في طاقة التأين بعد نفاذ أى مستوى فرعى للمدارات الذرية . وهذا لأنه بعد انتقال الإلكترونات من مدار معين ، فإن طاقة التأين تتضمن إزالة إلكترون من مدار أقرب للذرة . وتكون الإلكترونات الموجودة في مدارات قريبة لها قوى جذب كهرستاتيكية أكبر ، وعلى هذا تتطلب طاقة أكبر لتحريكها .

يمكن توقع طاقات التأين باستخدام تحليل بسيط عن طريق الجهد الكهرستاتيكي ونموذج بور للذرة كالتالي :

بإفتراض إلكترون له طاقة e- ، وأيون له شحنة ne+ ، حيث n هي عدد الألكترونات المفقودة من الأيون . وطبقا لنموذج بور ، حيث سيقوم الإلكترون بالإقتراب والإرتباط بالذرة ، فسوف يكون على بعد نصف قطر a . ويكون الجهد الكهرستاتيكي على مسافة a من نصف القطر الأيوني ، يرجع لنقطة محددة على بعد :

////////////// الروابط الي بيحطوها الأعضاء بيقدر فقط الأعضاء يشوفوها ، اذا مصرّ تشوف الرابط بك تسجل يعني تصير عضو بأخوية سوريا بالأول -///////////////

وحيث ان الإلكترون له شحنة سالبة ، ومسحوب ناحية الجهد الموجب . ( وقيمة هذا الجهد يسمى جهد التأين ) والطاقة اللازمة له ليقفز ويترك الذرة هي :

////////////// الروابط الي بيحطوها الأعضاء بيقدر فقط الأعضاء يشوفوها ، اذا مصرّ تشوف الرابط بك تسجل يعني تصير عضو بأخوية سوريا بالأول -///////////////

وهذا التحليل البسيط غير كامل ويترك المسافة a غير معروفة . ويمكن ان يكون أكثر دقة بتحديد هذه المسافة لكل إلكترون في العناصر الكيميائية ، وعلى هذا تتطابق العلاقة مع التجارب العملية .

طبقا لنظرية ميكانيكا الكم ذات التعقيد الأكثر ، فإن مكان الإلكترون يتم وصفه كسحابه للأماكن المتوقع وجوده فيها ( بالتحديد مدار إلكتروني ) والتي تتراوح بالقرب والبعد من النواة . ويمكن حساب الطاقة بتكامل هذه السحابة ، ويكون أبسط شكل لأخر طاقة تأين كالتالي :

////////////// الروابط الي بيحطوها الأعضاء بيقدر فقط الأعضاء يشوفوها ، اذا مصرّ تشوف الرابط بك تسجل يعني تصير عضو بأخوية سوريا بالأول -///////////////
حيث H الهاملتونية (ميكانيكا كم) ، ψ هي المعادلة الموجية للحالة الأرضية ، حيث أن الدالة الذاتية لل H لأقل طاقة . وبالوحدات الذرية فإن H تقريبا تكون :
////////////// الروابط الي بيحطوها الأعضاء بيقدر فقط الأعضاء يشوفوها ، اذا مصرّ تشوف الرابط بك تسجل يعني تصير عضو بأخوية سوريا بالأول -///////////////

حيث ان Z هي الشحنة النووية . وبوجود الهماملتونية فإن الطاقة يمكن حسابها بسهولة ، وفى الواقع تكون مساوية للطاقة المعطاة في نموذج بور ، بالمسافة المحددة a = a0 / Z حيث a0 هي نصف قطر بور .

وبصفة عامة ، فإن حساب طاقة التأين ن تتطلب طرح طاقة النظام Z-n+1 من طاقة النظام Z-n . المعادلة الأولى بالأعلى تمتد لتتكامل مع تناسقات كل إلكترون ، والطاقة الثانية تتطلب كميتان إضافيتان لكل إلكترون ودفع الإلكترون وكمية لكل زوج من الإلكترونات . وحساب هذه الطاقات ليس سهل ، ولكنها موضوع جيد للدراسة ، ويتم بصفة منتظمة في الكيمياء الحسابية .

الكُهرُب أو الإلكتْرُون (أو الكُهَيْرَن (بالإنجليزية: Electron) في الترجمات العربية الحديثة، على وزن فُعَيْلَن من الكهربا وهو العنبر) هو جسيم أولي مكون للذرة . تحيط الإلكترونات بالنواة المتكونة من بروتونات ونيترونات في شكل ترتيب إلكتروني. تم استحداث كلمة إلكترون في عام 1894 م وتم اشتقاقها من المصطلح " Electric " كهربي والذي يساوي أصله الإغريقى كلمة عنبر, والذي كان يمكن الحصول على شحنة إلكتروستاتيكية منه عند مسحه بقطعة قماش. ويرجع المقطع الأخير "ون" إلى أنه يتشارك في معظم الجسيمات تحت الذرية التي استخدمت في كلمة أيون.

وكما تم التوضيح فإن الإلكترون له شحنة كهربية سالبة. وعندما يتحرك فإنه يولد تيارا كهربيا. ونظرا لأن الإلكترونات الموجودة في الذرة تحدد الطريقة التي تتفاعل بها الذرة مع الذرات الأخرى, فإنها تساهم بشدة في الخواص الكيميائية للعناصر وبذلك تلعب دورا رئيسيا في الكيمياء .

تصنيف الإلكترونات
الإلكترون عبارة عن أحد الجسيمات تحت النووية، ويطلق عليه أيضا اسم ليبتون والذي يعتبر جسيما أساسيا (أي لا يمكن تكسيره للحصول على جسيمات أصغر).

وكلمة جسيم قد تكون محيرة عند استخدامها لدرجة ما، نظرا لأن ميكانيكا الكم أظهرت أن الإلكترون يسلك أيضا سلوك الموجات، أي أن له طبيعة مزدوجة، مثل ما يحدث في تجربة الانشقاق المزدوج أو بمعنى آخر يعتبر الإلكترون جسيم ذو طبيعة موجية

ترجع كلمة إلكترون غالبا إلى نيجاترون مشحون بشحنة كهربية سالبة مقدارها −1.6 × 10−19C وكتلة 9.11 × 10−31 كجم (0.511 MeV) والذي يساوي تقريبا 1836 من كتلة البروتون. ويتم التعبير عن ذلك بالرمز -e. وقد قام كارل دي أندرسون باستخدام نفس الكلمة كتعبير عن نيجاترون و بوزيترون, والبوزيترون له نفس الكتلة ونفس الشحنة ولكن بقيمة موجبة.

وتعتبر حركة الإلكترون حول النواة من الموضوعات التي لا يزال فيها جدال حاد. فلا يمكن اعتبار حركة الإلكترون كأي نوع من الحركات في علم الفيزياء نظرا لأن هذه الحركة ليست دائما موجودة, كما لو أن الإلكترون يختفي في بعض الأوقات أثناء دورانه حول النواة. وفي الوقت الحالي لا يمكن التنبؤ بمكان وسرعة الإلكترون في نفس الوقت. وقد تم عرض هذا الفرض عن طريق مبدأ اللايقين هايزنبرج والذي يتم تطبيقه على الجسيمات التي لها طبيعة تماثل طبيعة الإلكترون, كما يمكن التعبير بصورة أخرى عن ذلك, كلما زادت دقة معرفة مكان الإلكترون كلما قلت دقة معرفة سرعته والعكس صحيح .

الإلكترون له دوران (مغزلي) يساوى 1 / 2, والذي يثبت أنه فيرميون, أي أنه جسيم يتبع إحصائيات فيرمى ديراك.

وبينما توجد معظم الإلكترونات في الذرة, فإنه قد توجد بعض الإلكترونات التي تتحرك بمفردها في المادة, أو في شكل شعاع إلكتروني في الفراغ. فتتحرك الإلكترونات في الموصلات الفائقة على هيئة "أزواج كوبر" والتي تتزاوج أثناء حركتها بقرب حواف المادة عن طريق شبكة اهتزازية فيما يعرف بالفونون.

عندما تتحرك الإلكترونات, بعيدا عن النواة, في شكل شبكي فهذا يعرف بالكهرباء أو التيار الكهربائي.

على أن الكهرباء الساكنة, لا تعتبر سريانا للإلكترونات. ولكنها ترجع لأي جسم به عدد أقل أو أكبر من عدد الإلكترونات اللازم لعمل اتزان للشحنة الموجبة الموجودة في النواة. وعندما تكون الإلكترونات أكثر يكون الجسم سالب الشحنة, بينما يكون موجب الشحنة في حالة أن الإلكترونات أقل. ويكون الجسم متعادل الشحنة حينما يكون عدد الإلكترونات مساو لعدد البرتونات.

يمكن للإلكترون والبوزيترون أن يقضيا على بعضهما البعض لتكوين فوتون. وبالعكس فإن الفوتون الذي له طاقة عالية يمكن أن يتحول إلى إلكترون وبوزيترون بعملية يطلق عليها الإنتاج الزوجي.

الإلكترون جسيم أولي أي أنه لا يوجد له تركيب تفصيلي (لم تجد أي من التجارب العلمية حتى الآن أي تركيب تفصيلي له). وعلى هذا فإنه يوصف على أنه شبيه بالنقطة أي لا يوجد له حيز مكاني. وعند النظر بقرب أكثر للإلكترون فيمكن ملاحظة أن خواصه (الشحنة والكتلة) تتغير. وهذا يحدث بصفة عامة لكل الجسيمات الأولية عند اقترابها من بعضها البعض في الفراغ, وعلى هذا فإن الخواص التي نشاهدها من بعيد تكون محصلة التأثيرات الحادثة في الفراغ.

يوجد ثابت فيزيائي يسمى نصف قطر الإلكترون التقليدي وقيمته 2.8179 × 10−15 م وقد تم الاستدلال على هذه القيمة من شحنة الإلكترون وهذا تم عن طريق النظرية التقليدية للديناميكا الحرارية وبدون وجود نظريات ميكانيكا الكم (أي أنه تصور قديم ولكنه مع ذلك لايزال يصلح للاستخدام في الحسابات).

تقترب سرعة الإلكترون في الفراغ من سرعة الضوء في الفراغ ولكن لا تصل إليها. وهذا راجع إلىالنرية النسبية الخاصة. وتأثير النسبية الخاصة مبني على كمية تعرف بجاما أو عامل لورينتز. وتكوّن جاما علاقة بين سرعة الجسيم v وسرعة الضوء c وهي كالتالي:

////////////// الروابط الي بيحطوها الأعضاء بيقدر فقط الأعضاء يشوفوها ، اذا مصرّ تشوف الرابط بك تسجل يعني تصير عضو بأخوية سوريا بالأول -///////////////

في ميكانيكا الكم, تم وصف الإلكترون بواسطة معادلة ديراك. في النموذج القياسي لفيزياء الجسيمات فإن الإلكترون يكون ما يشبه المعطف مع (SU(2 مع نيوترينو الإلكترون حيث أنهما يتفاعلان خلال تفاعل الضعف. وللإلكترون شريكان أخران بنفس الشحنة ولكن بكتل مختلفة أثقل منه نحو 200 مرة: ميوميزون و تاو ميزون.

معاكس أو نقيض المادة و نقيض الإلكترون يسمى بوزيترون. والبوزيترون له نفس كمية الشحنة الموجودة في الإلكترون ولكن شحنته موجبة. وله نفس كتلة ألإلكترون و نفس كم دورانه المغزلي . وعندما يتقابل إلكترون وبوزيترون فإنهما يفنيا بعضهما البعض , ويتحولان إلى 2 فوتون من أشعة جاما, وكل شعاع منهما له طاقة تقدر ب 0.511 MeV أو 511 keV .

ويعتبر الإلكترون أيضا عنصرا أساسيا في الإلكترومغناطيسية, و نظرية الإلكترومغناطيسية تصف بكل دقة حركة الإلكترونات في أنظمة المجهر الإلكتروني مجهر إلكتروني.

تم اقتراح الإلكترون كوحدة للشحنة في الكيمياء الإلكترونية بواسطة جى جونستون ستوني في عام 1874 م وفي عام 1894 م, قام هو باختراع الكلمة. واكتشاف أن الإلكترون هو جسيم تحت ذري تم في عام 1897 م بواسطة طومسون في معمل كافينديش, بينما كان يدرس أشعة الكاثود. وبنتائج تجارب جيمس كليرك ماكسويل, واكتشاف أشعة إكس فقد استنتج وجود أشعة الكاثود وأنها جسيمات سالبة الشحنة وسماها كوربوسكل. وقد نشر اكتشافه عام 1897 م.

وطبقا ً ل الجدول الدوري للعناصر فإن الخواص الكيميائية للعناصر تكرر دوريا إلى حد كبير، وقد كان ذلك أساس ترتيب الجدول الدوري للعناصر. وقد تم تفسير الجدول مبدئيا عن طريق الكتلة الذرية للعناصر. وعموما فإن الاختلافات التي كانت موجودة في الجدول الدوري تم تفسيرها لاحقا بتقدم اكتشاف البناء الذري. في عام 1913 قام هنري موزلي بتقديم العدد الذري وقد فسر ذلك الجدول الدوري عن طريق عدد البروتونات الموجودة في كل عنصر. وفي نفس العام قام نيلز بور بتوضيح أن الإلكترونات هي الأساس الفعلي لترتيب لجدول. وفي عام 1916 م, قام جيلبرت نيوتن لويس وإيرفنج لانجمير بتوضيح الترابط الكيميائي للعناصر عن طريق تفاعل الإلكترونات

الشحنة الكهربائية هي خاصية تحملها الجسيمات الدون ذرية (الدقائق) ، وهي مصدر القوة الكهرومغناطيسية في الطبيعة ، تحمل الجسيمات شحنة سالبة أو موجبة أو متعادلة ، وتحمل الإلكترونات شحنات سالبة والبروتونات شحنات موجبة ، والنيوترونات شحنات متعادلة ، كما أن هناك جسيمات أخرى تحمل شحنات وكل هذه الشحنات تكون إما سالبة أو موجبة أو متعادلة (بدون شحنة).و هي عبارة عن دقائق صغيرة جدا لا ترى بالعين المجردة تتنقل عبر اسلاك و أجهزة كهربائية و تشمل ما يسمى بالتيار الكهربائي. E = Q1 * Q2 / 4

في فيزياء الجسيمات البروتون (تعنى كلمة بروتون الأول بالإغريقية) هو جسيم أولي من مكونات الذرةوبشحنة كهربائية موجبة مقدارها 1.6 × 10−19 كولوم ، تعادل تماما الشحنة التي يحملها الإلكترون إلا أن الإلكترون شحنته سالبة، وكتلة البروتون مقدارها [[1.6726231 times; 10−27|كيلوجرام، أو ما يقارب 1800 ضعف كتلة الإلكترون). ونظرا لصغر كتلة البروتون بالكيلوجرام عدد صغير جدا يصعب حفظه عن ظهر قلب يستعمل الفيزيائيون وحدة MeV للتعبير عن كتلة الإلكترون وهذه تعادل 938 MeV.

تدل النتائج التجريبية أن البروتون جسيم مستقر، والحد الأدنى لفترة عمر النصف له 1035 سنة، بالرغم من أن بعض النظريات تنبأت بأن البروتون يمكن أن يتحلل.

تعتبر نواة النظير الأكثر شهرة لذرة الهيدروجين عبارة عن بروتون مفرد. ونويات العناصر الأخرى عبارة عن بروتونات ونيوترونات موجودة معاً عن طريق القوة النووية. ويكون عدد البروتونات الموجودة في النواة هي المسئولة عن الخواص الكيميائية للذرة وتعريف هذا العنصر الكيميائي.

يتم تصنيف البروتونات على أنها باريون وتتكون من 2 كوارك أعلى و 1 كوارك أسفل، ويوجدوا معا أيضاً عن طريق القوة النووية، بالتداخل مع الجلون. ومعاكس المادة للبروتون هو نقيض البروتون والذي له نفس قدر شحنة البروتون ولكن بشحنة معاكسة.

ونظرا لأن القوة الكهرومغناطيسية أكبر من قوى الجذب فإن شحنة البروتون يجب أن تكون مساوية في المقدار ومعاكسة في الشحنة للإلكترون وإلا فإن الفرق بين الشحنتين سيؤدى إلى تمدد له تأثير كبير على الكون، وأى جسم له قوة جذب (الكواكب والنجوم).

يرجع مصطلح البروتون في الكيمياء والكيمياء الحيوية إلى أيون الهيدروجين H+. وفى هذا السياق تكون المادة المعطاة للبروتون حمضية والمادة المتقبلة للبروتون قلوية (راجع نظرية تفاعل الأحماض مع القلويات.)

تم اكتشاف البروتون في عام 1918 من قبل إرنست رذرفورد. فقد لاحظ أنه عندما يتم قذف جسيمات ألفا خلال غاز النيتروجين، فإن مبينات الومضات بينت وجود نواة الهيدروجين. وقد حدد راذرفورد أن المكان الوحيد الذي يمكن أن يأتي منه الهيدروجين هو النيتروجين، وعلى هذا فإن النيتروجين لابد أنه يحتوى على نويات الهيدروجين. وقد إقترح أن نويات الهيدروجين والتي كان لها عدد ذرى يساوى 1، هي عنصر أساسي، وسماها بروتون، من الكلمة الإغريقية بروتوس والتي تعنى الأول.

البروتون يوجد دائما ًفي حالة دوران (مغزلي)، وهذه الخاصية تم استغلالها في مطياف الرنين الذري المغناطيسي (NMR). وفيه يتم استخدام مجال مغناطيسي للتحقق من وجود الغلاف الموجود حول البروتونات في النواة والذي يتم معرفته بسحابة الإلكترونات الموجودة حول النواة. وعلى هذا يستطيع العلماء معرفة التركيب الجزيئي للجزيء الذي يتم دراسته.

مثنوية (جسيم / موجة ) خاصية مميزة للجسيمات المجهرية تمكنها من التصرف في بعض الأحيان كموجة و في البعض الآخر كجسيم .

أفضل مثال لتمثيل هذه الظاهرة هو الضوء ففي ظاهرة التداخل ( تجربة شقي يونغ) يتصرف الضوء (الفوتون) كموجة وفي ظاهرة المفعول الكهروضوئي يتصرف كجسيم مادي (فوتون) . بالمقابل أمكن إجراء تجربة التداخل بواسطة الإلكترونات وهذا يدعم بشكل مطلق الإزدواجية جسيم موجة في جميع الأجسام دون الذرية .

هذا ما دفع الفيزيائي الفرنسي دي بروجلي إلى إعطاء علاقته المشهورة التي تربط بين كمية حركة الجسيم p=m v وطول موجته l :

p = h ÷ l

تتكون ذرة الهيدروجين من موجة كما هو الشأن في الحالة الكلاسيكية لاهتزاز حبل.

معادلة شرودنجر هي معادلة تفاضلية من الدرجة الثانية تحققهها دالة الموجة. هذه المعادلة تصف تطور حالة الجسيم خلال الزمن كما تحدد الحالات fuالمستقرة للجسيم في حالات معينة .

في فيزياء الجسيمات : الجسيمات الأولية elementary particle أو fundamental particle هي الجسيمات الأساسية التي تتكون منها باقي الجسيمات الأكبر والأعقد وبالتالي هي الأشكال الأبسط للوجود المادي حسب نظرية النموذج العياري. يتم افتراض هذه الجسمات أولية على أساس انها البنية الأولى لكل مادة الكون و أنها لا تحتوي بنية داخلية أو عناصر أصغر منها ضمنها ، في حين تتشكل معظم الجسيمات الأكبر من مكونات ذرة و ذرات و جزيئات العناصر و المركبات من هذه الجسمات الأولية أساسا . تحدد نظرية النموذج العياري في فيزياء الجسيمات هذه الجسيمات بانها : كواركات و ليبتونات و بوزونات غاوغية .

تاريخيا اعتبرت الكثير من الجسيمات جسيمات أولية ثم بينت الاكتشافات اللاحقة تركيبها و بينت خطأ التصور انها أبسط الجسيمات : فالهادرونات hadron (و هي الميزونات meson و الباريونات baryon ) مثل البروتونات و النترونات ) و حتى الذرات في فترة سابقة تم اعتبارها جسيمات أولية لفترة من الزمن حتى تم كشف أجزاء أبسط و أصغر منها . حاليا تقدم نظرية الأوتار الفائقة فكرة عن تكون كافة الجسيمات المادية من نوع من الاهتزازات ضمن ما يدعى وترا فائقا ، هذه النظرية تشكل إطارا واعدا لتوحيد نظرية النموذج العياري أو بشكل أكثر تحديد ميكانيكا الكم مع نظرية النسبية لتشكل إطارا موحدا لتفسير القوى الفيزيائية الأربع الأساسية في الطبيعة .

خصائص الجسيمات موضحة على يسار الشكل في النموذج العلوي ، وهو يعطي الخصائص التالية:

الكتلة
الشحنة
العزم المغزلي سبين spin
اسم الجسيم

* فرميونات: (تخضع لإحصاء فيرمي-ديراك)

1-1- نجد في الستة خانات البنفسجية 6 من الكواركات يختلف كل منها عن الآخر ولهذا نجد فيها بعض التسميات العجيبة.

كوراكات — علوي, سفلي, غريب, فاتن, قعري, قمي

* نلاحظ تباينا بالغا بين كتل الكواركات حيث تتفاوت بين 4و2 MeV و 2و171 GeV .

حيث: 1000 GeV = MeV

* جميع الجسيمات ال 6 المذكورة أعلاه تكوّن فصيلة الجسيمات , وجميعها يتسم بعزم مغزلي =1/2 (لا توجد الكواركات في حالة منفردة ، ويشكل كل ثلاثة منها البروتون و النيوترون الذان يتسمان أيضا بعزم مغزلي =1/2 )

2-1- نجد في الستة خانات الخضراء 6 من الجسيمات ، منهم ثلاثة من ضمنهم الإلكترون وهو معروف بكتلته 511و0 MeV ويعلوه النيوترينو الخاص به (نيوترينو الإلكترون) وتبلغ كتلته أقل من 2و2 eV .

كما نلاحظ أن أثقل ما في تلك الستة جسيمات هو التاو-ميزون وتبلغ كتلته 777و1 GeV (أي أن كتلته تعادل 2 من البروتونات) وفوقه مباشرة نجد النيوترينو تبعه التاو-نيوترينو وكتلته 5و15 MeV .

ليبتونات — إلكترونات, ميون, تاو, نيوترينو إلكتروني, نيوترينو ميوني, نيوترينو تاو

جميع الجسيمات ال 6 المذكورة أعلاه تكوّن فصيلة الجسيمات , وجميعها يتسم بعزم مغزلي =1/2 .

3-- بوزونات :

وفي العمود ذو اللون الأزرق نجد الإثنين العلويين : الفوتون (أشعة جاما ) و الجلوون المسؤول عن ترابط الكواركات في البروتون والنيوترون ، وهما لا يخضعان إلى مبدأ استبعاد باولي حيث لكل منهما عزم مغزلي spin=1/2 .

وأما الجسيمان الأخيران طبقا لهذا التصنيف فهما بوزون Z وكتلته 2و91 GeV و بوزون W وكتلته 80,4 GeV ، وكلاهما له عزم مغزلي =1. هذان الإثنان مسؤولان عن التآثر الضعيف weak interaction الذي ترجع إليه ظاهرة النشاط الإشعاعي.

بوزون غاوغي – غلوون, بوزونات دبليو و زد, فوتون
بوزونات أخرى— بوزون هيغز, غرافيتون

النيوترون ( Neutron) جسيم أولي (دون ذري) ، كتلته تساوي تقريباً كتلة البروتون، يوجد في أنوية الذرات، كما يمكن أن يوجد خارجها حيث يدعى بالنيوترون الحر. النيوترون الحر غير مستقر له متوسط عمر قدره حوالي 886 ثانية ( حوالي 15 دقيقة)، حيث يتحلل بعد هذه الفترة القصيرة إلى بروتون وإلكترون. ولان النيوترونات غير مشحونة يجعل من الصعب كشفها أو التحكم بها، الأمر الذي أدى لتأخر اكتشافها. فقد اكتشفها عالم الفيزياء حامل جائزة نوبل "جيمس شادويك". والنيوترون مثل البروتون له دوران مغزلي حول نفسه ، ولهذا فهو يتأثر بالمجال المغناطيسي .

كما أن النيوتونات الحرة (الإشعاعات النيوترونية) لها قدرتها عالية على النفاذ في المواد. الطريقة الوحيدة لتغيير مسار النيوترون هي بوضع نواة في مساره، حيث يتم تصادم تام المرونة. لكن احتمال اصطدام نيوترون حر متحرك بنواة إحدى الذرات في المادة ضعيف جداً بسبب الفرق الهائل بين حجم النيوترون والنواة، علما ً بأن نواة الذرة أصغر كثيرا جدا من حجم الذرة (أي أن الذرة تحوي فراغاً كبيراً)، مما يعطي النيوترونات قدرة كبيرة على الاختراق.

تستخدم النيوترونات في شطر أنوية اليورانيوم في المفاعلات النووية .وينتج عند انشطار نواة اليورانيوم نيوترونين في المتوسط ، تتفاعل هي الأخرى مع نوايا يورانيوم أخرى ، بهذا تتزايد النيوترونات وكذلك معدل الانشطار يزداد بما يسمى التفاعل المتسلسل . وفي المفاعل النووي توجد مواد لامتصاص النيوترونات الزائدة بحيث يبقى التفاعل متوازناً ، ونستطيع بذلك إنتاج الطاقة عن طريق المفاعلات الذرية أو النووية .

والنيوترونات من ضمن الإشعاعات الضارة للأجسام الحية إذا زادت جرعاتها ، وهي تستخدم أحيانا لتعقيم البذور الزراعية.

الجسيمات دون الذرية هي التي تكون ذات أحجام أصغر من الذرة من هذه الجسيمات البروتونات والالكترونات والنيترونات التي منها تتكون الذرة كما إن منها جسيمات أخرى تنتج من التفاعلات النووية لكنها غير مستقرة إذ سرعان ما تتلاشى على هيئة جسيمات أخرى أو طاقة إشعاعية وقسم العلماء الجسيمات دون الذرية إلى ثلاثة أقسام رئيسية اللبتونات والكواركات والبوزونات هذه الأنواع تمثل الجسيمات الأولية أي التي لم يثبت حتى الآن إنها تتكون من جسيمات اصغر منها ولكنها قد تدخل في تكوين جسيمات أخرى فالكواركات مثلا هي الجسيمات التي يتكون منها كل من البروتون والنيترون أم الإلكترون هو من اللبتونات وحجم الجسيمات الأولية اصغر بمقدار مئة مليون مرة من حجم الذرات .

اليورانيوم (بالإنكليزية: Uranium) هو أحد العناصر الكيميائية المشعة الموجودة في الجدول الدوري، ويرمز له بحرف U. عدده الذري هو 92، ومن أبرز صفاته: ثقيل، أبيض فضي، سام، فلزي وقطعة من معدن اليورانيوم الصافي تبدو قريبة من معدن الفضة أو الفولاذ ولكنها ثقيلة جداً نسبة إلى حجمها. تبلغ كثافته نحو 20 جرام /سنتيمتر مكعب ، أي أن 1 متر مكعب من اليورانيوم يزن نحو 20 طن! فهو أثقل المعادن الموجودة في الطبيعة.

* خام الكارنوتيت k2(UO3)(VO4)2.3H2O
* خام اليورانيت UO2
* خام البيتش بليند

اولا يتم تكسير الخام إلى قطع صغيرة ثم يتم تجميعها عن طريقة الطفو باستخدام حمض الفوليك, ثم يتم تحميصها في الهواء حتي يتم تحوليها إلى الأكاسيد المقابلة, بعد ذلك يتم تصفيتها في مزيج من حمض الكبريتيك وبرمنجانات البوتاسيم حتى نتأكد من أكسدة اليورانيوم الموجود بالخام يتم ترسيب اليورانيوم بأضافة هيدروكسيد الصوديم حتي يتحول الي الصيغه غير الذائبه (Na2U2O7) ويطلق عليها اسم الكعكة الصفراء yellow cake, بعد ذللك يتم إضافة حمض النيتريك حتى يتحول إلى نترات اليورانيم UO2(NO3)2 (H2O)nالذي يتم أمرار بخار الفلور عليه متحولا إلى بخار من فلوريد اليورانيم (UF4) ثم يتم استخلاص اليورانيوم النقي بواسطة الاختزال عن طريق عنصر الكالسيوم ويتم استخلاص نظائر اليورانيوم أيضا بطريقة مماثلة.

* (نظير ذري 235) وهو قابل للانشطار (fissile ) ويتواجد في خام اليورانيوم بنسبه صغيره 0.7 بالمائة و يستخدم في المفاعلات النووية وتصنع منه القنابل الذرية و يعمل كبادئ للقنبلة الهيدروجينية ،

* (نظير ذري 238 ) ويتواجد في الخام بنسبة كبيره 99.3 وهو غير قابل للانشطار (non fissile) وهو مايتم تخصيبه للاستخدام في المفاعلات النووية و يستخدم في الدراسات والتشخيص ويستعمل أيضاً في تحسين الزراعة والعلاج الكيماوي ويستخدم في تتبع وصول الدواء لاماكنه داخل الجسم الحي . ويستخدم في المفاعلات المولدة للوقود النووي breeder reactor

* (نظير ذري 233) قابل أيضا للانشطار بالنوترونات ويمكن استخدامه في المفاعلات الذرية التي تعمل بغاز الهيليوم المولدة للحرارة العالية Thermal nuclear reactor ،

* (نظير ذري 234) ويتواجد كشوائب داخل الخام.

في حالة استخدام اليورانيوم في الأغراض السلمية يجب أن لا تتعدى نسبة اليورانيوم المخصب عن 4 بالمائة. وعامل التحفيز النيوتروني يجب أن يكون أقل من الواحد أما في حالة استخدامه في الحالات التفجيرية يجب أن يصل نسبة اليورانيوم المخصب إلى 80 بالمائة وعامل التحفيز النيتروني يجب أن يكون أكبر من الواحد، حيث إن عامل التحفيز النيتروني هو عدد النيترونات المستخدمة في انشاء سلسلة التفاعلات chain reaction في المفاعل النووي.


* يستخدم اليورانيوم في التطبيقات العسكرية في ما يسمى بالقاذفات الخارقة حيث يتم استعمال اليورانيوم المستنزف الذي يستطيع تدمير الاهداف المدرعة عند السرعات العالية. لهذه الشظايا اثر سلبي على البيئة كما حدث في أحداث حرب الخليج ( متلازمة حرب الخليج).
* يستعمل اليورانيوم المستنزف أيضا كدرع واقي لبعض الحاويات المحتوية على مواد اشعاعية.
* يستخدم أيضا في جهاز حفظ التوازن في الطائرات بفضل وزنه الثقيل.
* يعد اليورانيوم وقودا ممتازا في المنشأت التي تعمل بالطاقة النووية.
* كما أن خواص اليورانيوم المشعة ونصف عمر العينة يجعله مناسبا لتقدير عمر الصخور النارية.

النيتروجين (أو الآزوت) هو عنصر كيميائي في الجدول الدوري له الرمز N والعدد الذري 7 (يسمى في الترجمات الحديثة النَشْيَن، على وزن فَعْلَن من النَشَا أي نسيم الريح الطيبة، ذلك أنه المكون الرئيسي للهواء، رمزه الكيميائي العربي ن). وهو عديم اللون والطعم والرائحة ، وهو عادة غير نشط وعلى شكل غاز في درجة الحرارة وقياس الضغط القياسيين ، كما أنه لا فلز ويكون على شكل جزيء من ذرتين. يشكل النيتروجين 78 بالمائة من الغلاف الجوي للأرض كما أنه يدخل في تركيب جميع الأنسجة الحية. كما يشكل العديد من المركبات المهمة كالأمونيا (النشادر) وحمض النيتريك والسيانيد.ويستعمل أيضا في صناعة الاسمده.

النيتروجين من اللا فلزات ، وبسالبية كهربائية مقدارها 3.0 ، لديه خمسة إلكترونات في الغلاف الإلكتروني الخارجي ، وهو ثلاثي التكافؤ في معظم مركباته. النيتروجين النقي غير نشط كيميائيا ، عديم اللون ، جزيئه ثنائي الذرات في درجة حرارة الغرفة ، يتكثف بدرجة حرارة 77 كالفن ويتجمد بدجة 63 كالفن. والنيتروجين السائل شائع لدراسة تأثير درجات الحرارة المنخفضة على الكائنات الحية.

أوسع استخدام تجاري للنيتروجين هو كجزء في عملية تصنيع النشادر (الأمونيا) باستخدام عملية هابر. وتستخدم الأمونيا بعدها لإنتاج الأسمدة وحمض النيتريك. ويستخدم النيتروجين كمادة غير نشطة في أجواء خزانات السوائل القابلة للانفجار، وأثناء تصنيع الأجزاء الإلكترونية كالصمامات الإلكترونية (ترانزيستورات) والدايود والدوائر المتكاملة، كما يستخدم في صناعة الفولاذ الذي لا يصدأ (Stainless Steel).

ويستخدم النيتروجين السائل كمبرد للمنتوجات الغذائية، إما بالغمر أو لأغراض النقل لحفظ الأجسام والخلايا التكاثرية كالحيوانات المنوية والبويضات الإنثوية، وللتخزين الآمن للعينات الحيوية. كما أنه يستخدم في دراسات حفظ الأجسام الحية. ويتم الحصول على النيتروجين السائل بعملية التقطير للهواء السائل.

أملاح حمض النيتريك تشمل بعض المركبات المهمة، على سبيل المثال نترات البوتاسيوم الذي يدخل في تركيب البارود و نترات الأمونيوم الذي يدخل في تركيب الأسمدة ومخصبات التربة. المركبات العضوية التي يدخل فيها النيتروجين ، كالنيتروجليسرين والترينيترولولين تكون قابلة للانفجار عادة.

يستخدم حمض النيتريك كعامل أكسدة في الصورايخ التي تعمل بالوقود السائل، فالهايدرازين ومشتقاته تستخدم في وقود الصواريخ.النيتروجين من اللأتينية nitrumواليوناينة Nitron لفظة تعني الصودا الأصيلة، أصل أو يشكل ،ويعتبر وعلى نطاق واسع ان مكتشفها هو دانييل رذرفورد عام 1772، الذي أسماها الهواء الضار (؟) noxious air، أو الهواء المحروق (؟)'phlogisticated air .وكان من المعروف لدى الكيميائيين وجود جزء من الهواء لا يحترق منذ نهايات القرن الثامن عشر. وكان العالم كارل ويلهلم شيل والعالم هنري كافنديش وجوزيف بريستلي الذي أسماه بالهواء المحروق ، يدرسون غاز النيتروجين في ذات الفترة تقريبا ، وكان يعتبر غير نشط لدرجة أن أنطون لافوزييه أطلق عليه تسمية الآزوت والتي تعني "بلا حياة".

كانت مركبات النيتروجين معروفة في العصور الوسطى ، وعرف الكيميائيون حمض النيتريك بإسم الماء الشديد aqua fortis، وخليط حمض النيتريك وحمض الهيدروكلوريك عرف بإسم "الماء الملكي"، المعروف بقدرته على إذابة الذهب.

كما يستخدم النيتروجين في ملء الإطارات ، وذلك يعود إلى الثبات النسبي لحجمه لدى تغير درجات الحرارة.

المصدر الرئيسى لتحضير النيتروجين هو الهواء الجوى عن طريق اساله الهواء بالضغط و التبريد ثم التقطير التجزيئى للهواء السائل لفصل غازى الأكسجين و النيتروجين. و أهمن الطرق المستخدمه صناعيا في تحضير النيتروجين هي طريقه لند حيث تتم اساله الهواء على أساس ظاهرة جولى و طومسون اللذان وجدا انه عند السماح لغاز تحت ضغط كبير بالتمدد خلال فتحه ضيقه بدون اكتساب طاقه خارجيه فان درجه حرارته تنخفض نتيجه ان الغاز يبذل ضغطا داخليا في التغلب على قوى التجاذب بين جزيئاته و بتكرار عمليه الضغط فالتبريد فالتمدد بدون اكتساب طاقه يتحول الهواء إلى الحاله السائله .و بتكرار هذه العمليه نحصل على نيتروجين نقى و يتبقى أكسجين نقى في الحاله السائله كذلك اذا سمحنا للهواء ان يسيل ببطء فان غاز الأكسجين هو الذي يسيل تاركا غاز النيتروجين و يضغط كل غاز في اسطوانات من الصلب و تباع في الاسواق.

الأمونياك أو الأمونيا هو غاز له الرمز الكيمائي لها NH3 وتحضر بتقطير الفحم أو بعض المواد النيتروجينيه ، وتستعمل عادة مادة التبريد الامونياك في الآت ومصانع الثلج الكبيرة ولا تستعمل في الوقت الحاضر ابداً لاغراض تكيف الهواء كما كان يحدث قديما.

له رائحه نفاذه تسبب تهيج شديد لاعضاء التنفس والعيون وله قابلية شديدة للذوبان في الماء تحدث صدأ لمعدن النحاس اذا اختلط بالأكسجين لهذا لا يستعمل هذا المعدن في دوائر التبريد التي تستعمل فيها مادة الامونيا انها اخف من الهواء في الوزن.

لا يمكن الحصول علي هذه الماده في الحاله السائلة لها عند الضغط الجوي وعند درجة حرارة اعلي من 28 درجه فهرنهيت. يشتعل اذا اختلط بالهواء.

يمكن اكتشاف تنفيس هذه الماده بحاسة الشم ويحد مكان التنفيس باشعال اصابع مادة الكبريت بالقرب من المكان المشكوك وجود تنفيس به فيظهر دخان أبيض في حالة وجود تنفيس. تختلط الامونياك تماماً مع زيوت التزييت .

////////////// الروابط الي بيحطوها الأعضاء بيقدر فقط الأعضاء يشوفوها ، اذا مصرّ تشوف الرابط بك تسجل يعني تصير عضو بأخوية سوريا بالأول -///////////////

إنتاج لثنائي الهيدروجين

////////////// الروابط الي بيحطوها الأعضاء بيقدر فقط الأعضاء يشوفوها ، اذا مصرّ تشوف الرابط بك تسجل يعني تصير عضو بأخوية سوريا بالأول -///////////////
////////////// الروابط الي بيحطوها الأعضاء بيقدر فقط الأعضاء يشوفوها ، اذا مصرّ تشوف الرابط بك تسجل يعني تصير عضو بأخوية سوريا بالأول -///////////////

استخلاص الأمونياك

////////////// الروابط الي بيحطوها الأعضاء بيقدر فقط الأعضاء يشوفوها ، اذا مصرّ تشوف الرابط بك تسجل يعني تصير عضو بأخوية سوريا بالأول -///////////////

الكربون هو عنصر كيميائي من عناصر الجدول الدوري يرمز له بالرمز C، وله عدد ذري 6 (يسمى في الترجمات الحديثة الخَصْفَن، على وزن فَعْلَن من الخَصِيف أي الرّماد، ذلك أنّه المكوّن الرئيسي للرّماد، رمزه الكيميائي العربي خ). وهو من اللا فلزات, رباعي التكافؤ ومنتشر في الطبيعة بعدة أشكال:

* الماس:أقسى المعادن المعروفة، تتوزع فيه ذرات الكربون على زوايا هرم ثلاثي وذرة كربون في المركز. ترتبط فيه الذرات بتوزيع أربعة إلكترونات في مدارات sp3. مما يشكل بناءا قويا جدا ومترابطا في ثلاثة أبعاد .

* الجرافيت: أحد أكثر المواد ليونة، ترتبط فيه ذرات الكربون بثلاثة إلكترونات، مدار sp2 وإلكترون واحد في مدار s، ويكون شكلها مسطحا في بعدين. مما يشكل ما يشبه الصفائح الممتدة والمتراصة فوق بعضها البعض.

* الفوليرينات: جزيئات كبيرة متكونة من ذرات كربون مترابطة ثلاثيا تعطي شكل كريات (والتي تعتبر أفضل وأبسط الأشكال وتعرف باسم باكي بول).

* السيرافيت: (له سطح ناعم للغاية) لا يعرف تركيب شكله بدقة.

* الأيونسدالايت: (تشوهات من الماس) يماثل الماس في التركيب ولكن ببلورات سداسية.

* الكربون غير المتبلر: تجمعات من جزيئات الكربون في أشكال غير بلورية أو منتظمة, في حالة زجاجية.

* فقاعات الكربون الدقيقة: (شبكة مغناطيسية بالغة الدقة) شبكة قليلة الكثافة شبيهة بالجرافيت, حيث تترابط الذرات ثلاثيا في حلقات سداسية وسباعية.

أنابيب الكربون الدقيقة: تترابط الذرات ثلاثيا في رقائق منحنية تشكل إسطوانات مفرغة.

المصابيح السوداء تتكون من مناطق جرافيت صغيرة. وهذه المناطق تكون موزعة عشوائيا, بحيث إن البناء الكلي يكون متماثلا.

الكربون الزجاجي متماثل (isotropic) ويحتوى على نسبة عالية من المسامات المغلقة. وبعكس الجرافيت العادي, فإن الطبقات الجرافيتية ليست متراصة مثل الصفحات في كتاب ما, ولكن لها ترتيب عشوائي.

الألياف الكربونية تشبه الكربون الزجاجي. وتحت ظروف المعاملة الخاصة (شد الألياف الكربونية وكربنتها) فإنه يمكن ترتيب أسطح الكربون في إتجاه الألياف. وبالتعامد على محور الألياف لا يوجد توجيه لأسطح الكربون. وتكون الألياف الناتجة ذات قوة شد أكثر من الحديد.

يتواجد الكربون في كل أشكال الحياة العضوية وهو أساس الكيمياء العضوية. كما أن هذا اللا فلز له القدرة على الاتحاد مع نفسه وعدد كبير من العناصر الأخرى, لإنتاج ما يقرب من 10 مليون مركب معروف. يتحد مع الأكسجين لتكوين ثاني أكسيد الكربون وهو مركب حيوي لنمو النبات. وعند اتحاده مع الهيدروجين, فإنه ينتج عديد من المركبات تسمى الهيدروكربونات, وهذه المركبات مهمة في الصناعات المختلفة كصناعة الوقود العضوي. وعند اتحاده مع كل من الأكسجين والهيدروجين فإنه ينتج مجموعات عديدة من المركبات منها الأحماض الدهنية, وهذه الأحماض أساسية للحياة, والإسترات التي تعطى النكهة لعديد من الفواكه. كما أن نظير الكربون كريون-14ٍٍ يستخدم في تحديد الزمن إشعاعيا.

الكربون عنصر مميز لأسباب عديدة. تتضمن أشكاله العديدة مادة من أنعم المواد (الجرافيت) ومادة من أقسى المواد (الماس). كما أن لها قابلية كبيرة للترابط مع الذرات الأخرى الصغيرة, بما فيها ذرات الكربون نفسه, وحجمه الصغير يجعله يستطيع تكوين روابط عديدة. ونظرا لذلك فإن الكربون يعرف أنه يكون ما يقرب من 10 ملايين مركب, أى معظم المركبات الكيميائية تقريبا. مركبات الكربون هي الأساس للحياة على الأرض كما أن دورة كربون-نيتروجين هي السبب في إصدرا بعض الطاقة الصادرة من الشمس والنجوم الأخرى.

لم يتكون الكربون خلال الإنفجار العظيم لأنه يتطلب تجمع ثلاثي لجسيمات ألفا (نواة الهيليوم) حتى ينتج. وفى الأصل تمدد الكون ثم برد بسرعة كبيرة حتى أصبح ذلك ممكنا. وبصفة عامة فإن الكربون أنتج في داخل النجوم بداخل الفرع الأفقي.

كما انه أنتج أيضا في حالة عديدة الذرات الكربون مكون أساسي لكل الأنظمة الحية, وبدونه لا يمكن أن تتواجد الحياة كما نعرفها (شاهد أحياء اللا كربون).الهيدروكربونات هي أكثر الاستخدامات الاقتصادية للكربون, وأكثرها شيوعا الوقود العضوي, مثل غاز الميثان والنفط (البترول). يتم تطبيق تقنيات الصناعة النفطية على النفط الخام لإنتاج عديد من المركبات منها البنزين والكيروسين, خلال عمليات التقطير, في معامل التكرير. كما أن النفط الخام يعتبر المادة الأولية لعديد من المواد التصنيعية, ومنها اللدائن.

* يستخدم النظير كربون-14 والذي أكتشف في 27 فبراير عام 1940 في تحديد الزمن إشعاعيا.
* بعض مكتشفات الدخان تستخدم كميات ضئيلة من نظائر الكربون النشيطة إشعاعيا كمصدر إشعاع تأيين (كثير من المكتشفات من هذا النوع تستخدم نظائر الأمريكيوم.
* يتم خلط الجرافيت مع الطين لإنتاج "الرصاص" المستخدم في الأقلام الرصاص.
* يستخدم الماس كحلي, وأيضا يستخدم في أسنان المثقاب, كما أن كثير من التطبيقات تستفيد من صلابته.
* يضاف الكربون يضاف إلى الحديد لإنتاج الصلب.
* يستخدم الكربون كمهدئ نيترون في المفاعلات النووية.
* يتم سحق الجرافيت, وعمل قوالب منه تستخدم كفحم في الطبيخ, الأعمال الفنية واستخدامات أخرى.
* تستخدم أقراص الفحم في الطب في شكل أقراص أو مسحوق لإمتزاز المواد السامة من الجهاز الهضمي.

الخواص الكيميائية والبنائية للفوليرينات (fullerenes), في شكل أنبوبة كربون دقيقة, يمكن أن تساعد في المجال الجديد تقنية النانو, وعموما فإن النانو جسيمات من المكن أن تكون سامة.


الكربون ("كربو" تعني باللغة اللاتينية") تم ما قبل التاريخ وكان معروف عند القدماء, الذين حصلوا عليه بحرق المواد العضوية بمعزل عن الأكسجين لتصنيع الفحم. كما أن الماس يعتبر منذ القدم من المواد النادرة. ومن الصور الأخيرة المكتشفة لتآصلات الكربون فوليرين, والتي تم اكتشافها كمنتج ثانوي أثناء تجارب الشعاع الجزيئي في الثمانينات من القرن العشرين.

يتكون الكربون14 وهو النظير المشع لعنصر الكربون والذي نرمز له ب 14C بكيفية دائمة في الطبقات العليا للجو ويعطي ثاني أوكسيد الكربون وفق تفاعل سريع لينضاف إلى ثاني أوكسيد الكربون المجود في الجو. ُيمتص غاز ثاني أوكسيد الكربون ( سواء المحتوي على الكربون المستقر 12C و13C أو الكربون المشع دون تمييز) ليدخل هذا الكربون في تركيب الكائنات الحية نباتية كانت أم حيوانية . وحوالي عام 1950م، أثبت الكيميائي الأمريكي W Libby أن كل الكائنات الحية تتميز بنفس نسبة الكربون 14أي: كل كتلة m = بالنسبة لحيوان أو نبات غير حي ( جدع شجرة مقطوع ، صدفات أحفورية ، عظام ...) يتوقف ذلك التبادل مع الهواء ليتناقص ثاني أوكسيد الكربون المحتوي على الكربون المشع وفق دالة أسية خلال الزمن من لحظة الوفاة. بمقارنة نشاط عينة من الأحفور بالنشاط لكائن حي يمكن تقدير عمر ذلك الأحفور. بعد 40 000 سنة لا يبقى سوى 1% من الكربون 14 مما كان يحتويه عندما كان حيا وبالتالي يستحيل تحديد عمر بعد هذه المدة. خلفت هذه الطريقة جدالا كلاميا جعلت العلماء يشكون في مصداقيتها ويعرف الحادث ب :كفن تورينو حيث تباين التاريخ المفترض بين القرن الرابع عشر وفق هذه الطريقة وميلاد المسيح وفق طرق أخرى

(*) : نقبل أن هذا الفتت يبقى ثابتا خلال الزمن 1g من المادة الحية لها نشاط إشعاعي بسبب الكربون 14 تتمثل في 13.6 تفتت في الدقيقة ( *) الذي يمثل عمر صفر «un âge zéro ».

Clefs CEA n°14 automne 1989عن :

1) ماهو التفاعل الذي يمكن أن يحدث لكي ينتج عنه ثاني أوكسيد الكربون في الطبقات العليا ( عبرعنه بمعادلة بسيطة )، وهل هذا التفاعل يخص نظير دون آخر ؟ 2) ما هو المبدأ الذي تقوم عليه هذه الطريقة لتحديد عمر أحفور؟ 3) ما هو العمر الأقصى الذي تسمح به هذه الطريقة ؟ 4) ابحث عن قصة كفن تورينو وحاول معرفة حل اللغز

تآصل الكربون النقي يختلف عن تآصل التركيبات الجزيئية الأخرى له.

الثلاث تآصلات المعروفة للكربون هم الكربون غير المتبلور, والجرافيت. والماس. كما تم تصنيع وإكتشلف عدد من ثور التآصل الشاذة الأخرى ومنها الفوليرينات, أنابيب الكربون الدقيقة, واللونسداليت.

في شكله الغير متبلور, يكون الكربون في الأساس جرافيت ولكن لا يتواجد في شكل متبللر كبير. ولكن يتواجد في شكل مسحوق والذي يكون المكون الرئيسي للمواد مثل الفحم, السناج, سخام, كربون منشط.


في الضغط العادى يأخذ الكربون شكل الجرافيت, وفيه ترتبط كل ذرة مع ثلاث ذرات في مستوى يتكون من شكل سداسي في كل الحلقات. مثل الحلقات الموجودة في الهيدروكربونات الأروماتية. الشكلان المعروفان للجرافيت, ألفا (سداسي) و بيتا (منشور سداسي منتظم), وكلاهما له خواص فيزيائية متطابقة, فيما عدا البناء البللوري. ويحتوى الجرافيت الذي يتواجد بصورة طبيعية على 30 % تقريبا من الشكل بيتا, وعند تصنيع الجرافيت فإنه يحتوى فقط على الشكل ألفا. ويمكن للشكل ألف أن يتحول إلى الشكل بيتا بالمعالجة الميكانيكية ويرجع الشكل بيتا إلى الشكل ألفا عند تسخينه فوق 1000 C °

وبسبب عدم تمركز سحابة-باي, فإن الجرافيت يوصل الكهرباء. الجرافيت مادة طرية ورقاقتها, تفصل كتيرا بالذرات الأخرى, وتمسك مع بعضها البعض عن طريق قوى فان دير فال, وبالتالى فإنها تنزلق بسهولة على بعضها البعض.

وفى الضغوط العالية يكون الكربون صورة من صور تآصله تسمى الماس, والتي ترتبط فيها كل ذرة لأربعة ذرات أخرى. وللماس نفس البناء المكعب للسيليكون والجيرمانيوم, ونظرا لقوة الرابطة بين كربون-كربون, فإنه مع نيتريد البورون متساوي الإلكترونات (BN) أقسى المواد من حيث مقاومة الخدش. التحولات التي تحدث للجرافيت في درجة حرارة الغرفة بطيئة للغاية لأن تلاحظ. وتحت بعض الظروف, يتبللور الكربون لللونسدالايت وهو شكل مشابه للماس ولكن سداسي.

الفوليرينات لها بناء يماثل الجرافيت, ولكن بدلا من الشكل السداسي النقي, فإنها تحتوى على أشكال خماسية (وإحتمال سباعية) من ذرات الكربون, مما يؤدى لإنثناء الطبقات إلى كريات أو إسطوانات. خواص الفوليرينات (تسمى أيضا "كرة بوكي" و "أنبوبة بوكي") لم يتم تحليلها حتى الآن. وكل أسماء الفوليرينات تم تسميتها على شرف بوكوينستر فوللير, مطور قبة جيوديسي والتي تسبه بناء كرة بوكي.

تآصل فقاعة دقيقة تم اكتشافه مؤخرا وهو مغناطيسي حديدي.

صور الكربون المتآصلة تتضمن:

* الكربون غير المتبلور
* فقاعة كربون دقيقة (]] تم اكتشافه عام [[1997
* أنبوبة كربون دقيقة
* الماس
* فوليرين
* جرافيت
* أيونسدالايت
* سيرافيت

نظام تآصل الكربون يتسع لمدى كبير للغاية.

بين الماس والجرافيت:

* الماس أصلب المعادن المعروفة للإنسان, ولكن الجرافيت أيضا من أكثرها طراوة.
* الماس مادة كاشطة, بينما الجرافيت مادة مزيتة.
* الماس عازل ممتاز للكهرباء، بينما الجرافيت يوصل الكهرباء.
* الماس غالبا شفاف, بينما الجرافيت معتم.
* الماس له شكل بللوري مكعب, بينما الجرافيت شكله البللورى سداسي.

بين الكربون غير المتبلور والأنابيب الدقيقة:

* الكربون غير المتبلور هو من أسهل المواد التي يمكن تصنيعها, بينما كربون الأنابيب الدقيقة يحتاج لنفقات باهظة لتصنيعه.
* الكربون غير متبلور موحد الخواص, ولكن كربون الأنابيب الدقيقة من ضمن أكثر المواد المتباينة الخواص على الإطلاق.



يوجد تثريبا 10 ملايين من المركبات المعروفة للكربون, وألاف منها أساسي للحياة وفى غاية الأهمية الاقتصادية. وهذا العنصر وفير في الشمس والنجوم والمذنبات وفى غلاف معظم الكواكب. كم أن بعض النيازك تحتوى على ماسات مجهرية تكونت عندما كان النظام الشمسي لايزال قرص كوكب أول. وبالإتحاد مع العناصر الأخرى, فإن الكربون يوجد في الغلاف الجوي, ويوجد أيضا كمادة مذابة في كل الأجسام المائية. وبكميات قليلة من الكالسيوم, والماغنسيوم, والحديد, فإنه المكون الأساسي في الكربونات, والصخور (الحجر الجيري, والدولميت, والرخام وهكذا). وعند إتحاده مع الهيدروجين, يكون الكربون الفحم, والنفط, والغاز الطبيعي ويطلق عليهم هيدروكربونات.

يوجد الجرافيت بكميات كبيرة في نيو يورك وتكساس بالولايات المتحدة, كما يوجد أيضا في روسيا, والمكسيك, وجرين لاند, والهند.

الماس الطبيعي يوجد في الصخر البركاني كيمبرليت الذي يوجد في إمتدادات وفوهات البراكين القديمة. ومعظم نرسبات الماس توجد في أفريقيا, وخاصة جنوب أفريقيا, ناميبيا, بتسوانا, جمهورية الكونغو. كما يوجد أيضا في القطب الشمالي الروسي, البرازيل, وشمال وغرب أستراليا.


أشهر أكاسيد الكربون على الإطلاق هو ثاني أكسيد الكربون CO2. وهو عنصر قليل من مكونات الغلاف الجوي, ويتم إنتاجه وإستهلاكه عن طريق الكائنات الحية. ويقوم ثانى أكسيد الكربون بتكوين حمض الكربونيك (H2CO3) بكميات قليلة في الماء, ولكن مثل معظم مركبات الكربون التي يكون بها كثير من الروابط الأحادية على مع الأكسجين على ذرة كربون واحدة فإنه لا يكون ثابت. وعلى هذا فإنه يكون هناك حالات وسيطة, وخلال هذه الحالات الوسيطة تنتج أيونات الكربونات. وهنام كثير من الأملاح على هيئة كربونات, ومن أهمها الكالسيت. ثانى كبريت الكربون CS2 أيضا من الكربونات المهمة.
ومن الأكاسيد الأخرى أول أكسيد الكربون CO, والأكسيد الغير عادي للكربون C3O2. يتكون أول أكسيد الكربون بالإحتراق الغير كامل, وهو عديم اللون, والرائحة. وتحتوى هذه الجزيئات التي تحتوى على رابطة ثلاثية وهي جزيئات قطبية إلى حد ما, مما يؤدى لميلها للإرباط بجزيء الهيموجلبين, وعلى هذا فإن أول أكسيد الكربون من الغازات السامة. السيانيد CN-, له بناء مماثل ويتصرف مثل أيون الهاليدات, النيتريد (السيانوجين) (CN)2 أيضا متضمن في ذلك.

ومع الفلزات القلوية يكون الكربون إما الكاربيدات C-, أو أسيتيليدات C2up 2-, وهذه تكون مع الميثان والأسيتيلين, وكلاهما حمض ضعيف. وكلهم له سالبية كهربيية 2.5, مثل الكاربوروندوم SiC, الذي يشبه الماس.
تتكون الهيدروكربونات من سلاسل من ذرات الكربون, مشبعة بذرات الكربون. وتكون الزيوت المتطايرة لها سلاسل قصيرة. بينما الدهون لها سلاسل أطول, والشمع له سلاسل أكثر طولا.

الفلزات القلوية هي سلسلة كيميائية للعناصر الموجودة في المجموعة الأولى في الجدول الدوري، باستثناء الهيدروجين وهي : ليثيوم، صوديوم، بوتاسيوم، روبيديوم، سيزيوم، فرنسيوم. وكل هذه العناصر نشيطة كيميائيا ولذا فمن النادر وجود أي عنصر منها في حالته المفردة ، فغالباً ما يحفظ في الزيت كي لا يتفاعل مع الهواء .

الفلزات القلوية لها لون فضي وهي صلبة كما أنها ذات كثافة قليلة، وتتفاعل بشدة مع الهالوجينات لتكوين ملح أيونى، وتتفاعل مع الماء لتكوين هيدروكسيد قلوي (قاعدي)، ولكن لا يكون ذلك إلا بعد تفجرات عنيفة !. ويكون لكل عناصر هذه السلسة إلكترون في غلافها الخارجي، ولذا فإنها تصل إلى وضع الطاقة الأفضل لها بغلاف إلكتروني ممتلئ عن طريق فقد إلكترون لتكوين أيون له شحنة موجبة قيمتها 1.

عنصر الهيدروجين بإلكترونه الوحيد يوضع في أعلى المجموعة الأولى ولكنه ليس من الفلزات، بالإضافة إلى أنه يوجد في الطبيعة على هيئة غاز ثنائى الذرة. ولإزالة إلكترون الهيدروجين الخارجى يلزم كمية من الطاقة أكبر من الكمية اللازمة لتحريك الإلكترون الخارجي للفلزات. والهيدروجين يماثل الهالوجينات في أنه يحتاج إلى إلكترون لملئ غلاف الطاقة الخارجي له، وعلى هذا فيمكن اعتبار أن الهيدروجين يتصرف مثل الهالوجينات في بعض الظروف وينتج من ذلك شاردة (أيون) الهيدريد.وقد تم تحضير بعض المركبات من الهايدرايد وبعض الفلزات القلوية.

تحت ظروف الضغط العالية مثل التي توجد في داخل كوكب المشتري، يمكن للهيدروجين أن يكون في صورة معدنية ويتصرف مثل الفلزات القلوية، راجع الهيدروجين المعدني.

الفلزات القاعديه القلوية تظهر نزعة في اختلاف الخصائص عند التحرك إلى أسفل المجموعة على سبيل المثال ، تناقص في الكهرسلبية ، زيادة النشاط الكيميائي وتناقص في نقطة الانصهار والغليان. تزداد الكثافة عموما مع وجود استثناء ملحوظ بكون البوتاسيوم أقل كثافة من الصوديوم.

الصوديوم هو عنصر كيميائي في الجدول الدوري ، له الرمز Na باللاتينية (Natrium) وله العدد الذري 11 (يسمى في الترجمات الحديثة الشَذْوَن، على وزن فَعْلَن من الشَذَا أي الملح، ذلك أنّه مكوّن رئيسيّ لملح الطعام، رمزه الكيميائي العربي شذ). الصوديوم لين ، شمعيّ لامع ونشط كيميائيا ، ينتمي للعناصر الفلزية القلوية ويحترق بلهب أصفر . يتفاعل في الهواء وشديد التفاعل مع الماء ، مما يجعله يحفظ في الزيوت أو مشتقات النفط.

كغيره من الفلزات القلوية ، الصوديوم لين ، خفيف ، لونه أبيض فضي ، نشط كيميائيا ولا يوجد في الطبيعة بشكل حر. الصوديوم يطفو في الماء ، كما يفكك جزيئات الماء محررا غاز الهيدرجين وأيونات الأكسجين. وإذا تم طحنه ليصبح مسحوقا ناعما، فإنه يشتعل بشكل تلقائي في الماء. ولكنه عادة لا يشتعل في الهواء بدرجات حرارة دون 388 كلفن.

الصوديوم بشكله الفلزي جزء ضروري في صناعة ملح الإستر وتصنيع المركبات العضوية.كما أن هذا الفلز القلوي هو جزء من كلوريد الصوديوم NaCl (ملح الطعام) الضروري للحياة ، كما أن له استخدامات أخرى تشمل:

* استخدامه في بعض السبائك لتحسين بنيانها.
* في الصابون (سوية مع الأحماض الدهنية).
* لجعل سطوح المعادن ملساء.
* لتنقية المعادن المصهورة .
* في مصابيح بخار الصوديوم، لإنتاج إضاءه كهربائية بفاعلية عالية جدا.

إن الصوديوم معروف منذ زمن كجزء من مركبات كيميائية ، ولكن لم يتم الحصول عليه بشكل منفصل حتى عام 1807 على يد السير همفري ديفي عن طريق التحليل الكهربائي للصودا الكاوية. وفي العصور الوسطى في أوروبا كان استخدام مركب للصودا بالاسم اللاتيني sodanum شائعا لعلاج الصداع. والرمز Na يأتي من اللاتينية الجديدة لمركب شائع للصوديوم هو الناتريوم natrium ، والمشتق من اللفظة اليونانية nítron وهو نوع من الملح الطبيعي .
الصوديوم متوافر نسبيا في النجوم ، وطيفه الضوئي من بين الأبرز في أطياف ضوء النجوم. يشكل الصوديوم حوالي 2.6% من كتلة القشرة الأرضية مما يجعله في المرتبة الرابعة بين الفلزات القلوية من حيث الوفرة . يتم إنتاجه اليوم بشكل تجاري عن طريق التحليل الكهربائي لمصهور لكلوريد الصوديوم الجاف تماما (ملح الطعام). هذه الطريقة هي الأقل تكلفة مقارنة مع الطريقة القديمة القائمة على تحليل الكهربائي لهيدوركسيد الصوديوم. الصوديوم بشكله المعدني يكلف ما بين 30 إلى 45 سنتا أمريكيا للكيلوجرام عام 1997 . وهو الأرخص بين الفلزات حسب الحجم.

كلوريد الصوديوم ، المعروف بملح الطعام أو ملح المائدة ، هو أكثر مركبات الصوديوم شيوعا، ولكن الصوديوم موجود في معادن أخرى كثيرة ، مثل أمفيبول ، الكريوتيل ، الهاليت (ملح صخري) ، الزيوليت وغيرها . والصوديوم عنصر مهم في الصناعة ،مثل صناعة الزجاج ، التعدين ، الورق ، الصابون ، والاقمشة. والصابون بشكل عام عبارة عن ملح الصوديوم متحداً مع أحماض دهنية معينة.

مركبات الصوديوم الأكثر أهمية هي كربونات الصوديوم (رماد الصودا) (Na2CO3) ، بيكربونات الصوديوم (صودا الخبيز) (NaHCO3) ، الصودا الكاوية (NaOH)، نترات الصوديوم (ملح بارود شيلي) (NaNO3) ،ثنائي وثلاثي فوسفات الصوديوم ، ثيوكبريتات الصوديوم (نظريا، Na2S2O3.5H2O) والبورق (Na2B4O7 · 10H2O).

هناك ثلاثة عشر نظيرا للصوديوم تم اكتشافها. والنظير المستقر الوحيد هو Na-23. الصوديوم له نظيران مشعان ناتجان عن الأشعة الكونية هما (Na-22، بعمر نصف = 2.605 سنة; Na-24، بنصف عمر ≈ 15 ساعة).

مسحوق الصوديوم يشكل مادة شديدة الإنفجار في الماء ويكون ساما دون إتحاده مع مواد أخرى أو بإتحاده مع العديد من المواد . يجب التعامل مع هذا الفلز بشكل حذر دوما. يجب حفظ الصوديوم إما في جو لا يتفاعل معه ، أو في مشتقات النفط.

تلعب أيونات الصوديوم أدوار متنوعة في العديد من العمليات الفسيولوجية في الجسم الحي. الخلايا الإستثارية ، على سبيل المثال ، تعمتد على إدخال أيونات الصوديوم الموجبة Na+ لإزالة الإستقطاب . انتقال الإشارات العصبية في الجهاز العصبي المركزي للبشر مثال على ذلك .

البوتاسيوم أو الكاليوم بالاتينية هو عنصر كيميائي في الجدول الدوري ، يرمز له بالرمز k وعدده الذري 19 .

تعود تسمية الكاليوم إلى أصلها العربي الأندلسي "القلجة" و تعني رماد النباتات، و تم ترجمتها إلى الاتينية بإسم "كالي" لتأخذ النهاية اللاتينية المعتادة "يوم" لتصير التسمية كاليوم.


المغنسيوم أو المغنيزيوم (بالإنجليزية: Magnesium) (ولفظه الإنجليزي (mægˈniːziəm)) هو عنصر كيميائي فلزي في الجدول الدوري ، رمزه الكيميائي Mg باللاتينية وعدده الذري 12 ، ترتيبه بين العناصر من حيث الوفرة في الطبيعة هو الثامن ، ويشكل 2% من القشرة الأرضية.

يسمى في الترجمات الحديثة الدَلْصَن، على وزن فَعْلَن من الدَلِيص أي البريق، ذلك أن احتراقه ينتج شعلة برّاقة، رمزه الكيميائي العربي د.

هنالك عدة اقتراحات مختلفة في المصادر حول أصل تسمية المغنسيوم:

* من الإغريقية μαγνησιη λιθός بمعنى حجر المغناطيس.
* من مغنيسيا، وهي منطقة في شرق اليونان.
* من مغنيسيا، وهي مدينة في آسيا الصغرى، في المنطقة التي تتبع تركيا الآن.

عرفت مركبات المغنسيوم منذ مئات السنين وذلك قبل الحصول على الفلز بشكله النقي. يعد الفيزيائي والكيميائي الإسكوتلندي جوزيف بلاك أول من عمل على مركبات المغنسيوم بشكل علمي وذلك في القرن الثامن عشر. اكتشف جؤزيف بلاك عام 1755 الفرق بين الحجر الكلسي (كربونات الكالسيوم) وبين كربونات المغنسيوم Magnesia alba في عمله De humore acido a cibis orto et Magnesia alba ، حيث أنه كان يتم الخلط بينهما كثيرا تلك الأيام، وأوضح أن Magnesia alba هي كربونات لعنصر جديد. لذلك يعد بلاك أحيانا أنه مكتشف عنصر المغنسيوم، على الرغم من أنه لم يحصل على الشكل الحر منه على الإطلاق.

تمكن السير همفري ديفي عام 1808 من الحصول على المغنسيوم من خلال التحليل الكهربائي لهيدروكسيد المغنسيوم الرطب باستعمال عمود فولتا، لكنه لم يكن نقيا إنما حصل عليه على شكل ملغمة (خليطة مع الزئبق)، لأنه استخدم مهبط من الزئبق. أظهر ديفي بهذه العملية أن المغنيسيا أكسيد لفلز جديد، أسماه المغنيوم Magnium والتي تحورت إلى المغنسيوم.

في عام 1828 نجح الكيميائي الفرنسي أنطوان بوسي من الحصول على المغنيسيوم النقي ولكن بكميات قليلة وذلك من خلال تسخين كلوريد المغنيسيوم بوجود الكالسيوم كعامل اختزال (مرجع). أما مايكل فاراداي فهو أول من تمكن من الحصول على المغنيسيوم من خلال التحليل الكهربائي لمصهور كلوريد المغنيسيوم وذلك عام 1833.

نظراً للمقدرة الكبيرة للمغنسيوم على الدخول في التفاعلات الكيميائية فإنه لا يوجد في شكله الحر. يوجد المغنسيوم في الطبيعة على شكل مركبات في كل من:
ماء البحر

ويكون المغنسيوم إما في صورة كلوريد المغنسيوم ( MgCl2 ) والذي يحتوي على 21% مغنسيوم. أو في مركب الكارناليت ( KMgCl3-6H2O ) والذي يحتوي على 9% مغنسيوم.

أشهر طريقة لاستخراج عنصر المغنسيوم من البحر هي طريقة داو حيث يؤتى بالجير المستخرج من صخور الدلوميت وتمزج مع ماء البحر المحتوي على كلوريد المغنسيوم فيتفاعلان مع بعض وينتج كلوريد الكالسيوم وكربونات المغنسيوم

MgCl2 + CaCO3 → MgCO3 + CaCl2

المركب الأخير غير منحل بالماء فيفصل عن المزيج ويصفى ثم يفاعل مع حمض الهيدروكلوريك فيتكون كلوريد المغنسيوم الذي يكون الآن بشكل منفصل عن بقية الأملاح بالإضافة إلى الماء.

MgCO3 + 2HCl → MgCl2 + CO2 + H2O

يبخر الماء فيتبقى كلوريد المغنسيوم الذي يتم صهره عند درجة حرارة 710 درجة سيليزية ثم تتم عملية تحليل كهربائي للمصهور فنحصل على مغنسيسوم وغاز الكلور

يمكن الحصول على الفلز النقي بإحدى طريقيتين:

* التحليل الكهربائي لمصهور كلوريد المغنسيوم في خلايا داونز: تتألف خلايا داونز من وعاء كبير مصنوع من الحديد، يتم تسخينه من الأسفل. تستعمل قضبان من الغرافيت مدلاة من الأعلى كمصعد (أنود) والتي تحيط بالمهبط (الكاثود) الذي يكون على شكل حلقي. يسحب المغنسيوم النقي من المصهور الملحي، في حين أن غاز الكلور المتشكل فإنه يتجمع في الجزء الأعلى من الخلية، ويسحب من أجل استخدامه مرة أخرى في تحضير كلوريد المغنسيوم MgCl2 من أكسيد المغنسيوم MgO. من أجل تخفيض نقطة انصهار كلوريد المغنسيوم يتم إضافة كل من كلوريد الصوديوم وكلوريد الكالسيوم للمصهور.

* الاختزال الحراري لأكسيد المغنسيوم طريقة بيدجن Pidgeon process: في وعاء من فولاذ الكروم والنيكل يملأ بكل من الدولوميت والباريت اللذان يحرقان بوجود عامل اختزال (مختزل أو مرجٍع) مناسب مثل السيليكون الحديدي Ferrosilicon أو فحم الكوك أو كربيد الكالسيوم CaC2. ثم يتم تخلية وعاء التفاعل من الغازات المتشكلة ويسخن إلى 1160°س. يتكاثف بخار المغنسيوم المتشكل على مصائد التبريد التي هي عبارة عن قضبان مبردة بالماء خارج الفرن. تتم إعادة تنقية المغنسيوم وذلك بالتقطير تحت الفراغ.

تعد طريقة بيدجن من الطرق المهمة في وقتنا الحالي لإنتاج المغنسيوم وتستعمل بشكل واسع في الصين، حيث أنه في عام 2007 تم إنتاج حوالي 653,000 طن من المغنسيوم النقي في الصين.

يستخدم في صنع بعض أنواع الطائرات حيث انه اخف الفلزات رغم ذلك لم يجد المغنسيوم الاهتمام الكبير لاستخلاصه واستخدامه حتى عهد قريب وربما يرجع ذلك إلى عدة اسباب من بينها :

1- تكلفة الإنتاج العالية نسبيًا . ولكن امكن التغلب على هذه المشكلة بزيادة الإنتاج واستمرار البحث في تخفيض التكلفة بتحسين طرق الإستخلاص وتطويرها .

2- تفاعلية المغنسيوم الكيميائية العالية ونشاطه الكيميائي الكبير قد جعلا من الصعب الاحتفاظ به في صورة منفردة بعد استخلاصه ، كما يصعب استخلاصه في صورته المنفردة ، ولكن تطوير السبائك المختلفة في الوقت الراهن قد قضى على هذه المشكلة حيث لا يحتفظ بالمغنسيوم في صورة منفردة إنما يصنع في صور سبائكية .

3- عدم تطوير طرق تصنيع وتشكيل مناسبة لهذا الفلز ، نظرًا لنشاطه الكيميائي السريع حتى عند درجات الحرارة المتوسطة والمعتدلة إضافة إلى إنخفاض مطيليته مقارنة بالفلزات الأخرى .

4- يشكل المغنسيوم مصدر خطورة عند وجوده أو خزنه في اماكن التخزين العادية نظرًا لتفاعله واكسدته السريعة واشتعاله لمجرد الأحتكاك البسيط أو تعرضه لأي لهب ، وهذا يمنع استخدامه في صورة منفردة ، ولكن بعد تطوير سبائك المغنسيوم المختلفة اختفت تلك المشكلة .

ولقد بدأ الاهتمام الشديد والاقبال المتزايد على هذا الفلز أثناء الحرب العالمية الثانية ، وشجع على ذلك الحاجة الملحة إلى المغنسيوم للاستخدام في الصناعات الحربية المختلفة . تتوفر كميات ضخمة من خامات المغنسيوم في القشرة الأرضية – والمغنسيوم هو ثاني فلز انتشارًا في القشرة الأرضية بعد الألومنيوم - إضافة إلى مصدر آخر لا ينضب وهو ماء البحر .

الكالسيوم هو عنصر كيميائي في الجدول الدوري للعناصر له العدد الذري 20, والرمز Ca. معدن ارضي قلوي لونه رمادي خفيف، و يستخدم كعامل مخفف لإستخلاص الثوريوم و اليورانيوم. و هو العنصر الخامس من ناحية الوفرة على قشرة الأرض. و يعتبر معدنا أساسي للكائنات الحية و ذلك لدوره المهم في وضائف الخلايا الحية.

الكاسيوم يحترق مكوننا لهب ذو لون احمر مائل إلى الصفرة، و هو يكون طبقة بيضاء سطحية عند تعرضه للهواء. يتفاعل مع الماء مكوننا هيدروكسيد الكالسيوم و مطلقا الهيدروجين. و يتم استخلاص الكالسيوم عن طريق التحليل الكهربائي لفلورايد الكالسيوم.

الكالسيوم هو عنصر أساسي من الحمية الصحية. و نقصه يؤدي إلى مشاكل في تكوين العظام و الاسنان، بينما تؤدي زيادة جرعته إلى تكوين حصى الكلى. و يحتاج الجسم إلى فيتامين دي حتى يتمم عملية امتصاص الكالسيوم. منتجات الالبان هي أحد المصادر الأساسسية و الغنية بهذا المعدن. و هو أيضا متوفر بشكل جيد في الفاصولياء و البندق، خاصة عند تناولها نيئة. و يتواجد أيضا في الخضار، خبز القمح الكامل، السمك و أعشاب البحر.

الاستخدانات الأخرى تشمل:

* عامل مهبط أثناء استخلاص المعادن الأخرى مثل اليورانيوم و الثوريوم.
* عامل مزيل للأكسجين الكبريت و الكربون من الفلزات الحديدية و غير الحديدية.
* يستخدم في إنتاج الالومنيوم، النحاس، الرصاص، الماغنيسيوم و البريليوم.
* يستعمل لإنتاج الاسمنت البناء و الملاط.

الكالسيوم هو عامل التخثر 4 . وهو يساعد على إكمال طريق إرسال الإشارة في الصفيحات الدموية ويتم استخراجه من الـEndoplasmic Reticulum عن طريق استقبال [[IP3]] من قبل [[مستقبل IP3]] على غشاء الـ Endoplasmic Reticulum

الكالسيوم (كلمة لاتينية calx, و تعني الكلس ) تم استخلاصه لأول مرة بواسطة السير همفري دافي في عام 1808 عن طريق التحليل الكهربائي لخليط من الكلس و اكسيد الزئبق.

أكسيدالكالسيوم (الجير الحي) (CaO) يستخدم في الكثير من العمليات في المصافي الكيميائية و هو يصنع عن طريق تسخين حجرالكلس و إضافة الماء بحذر اليه. عند خلط الجير الحي مع الرمل يتكون ملاط البناء، و هو أيضا عنصر مهم جدا لتكوين اسمنت البورتلاند.

عندما يرشح الماء من خلال صخور الحجر الكلسي، يذيب قسما من هذه الصخور مكوننا ممرات و كهوف و تشكيلات صواعد و هوابط كما هو الحال في مغارة جعيتا في لبنان. و الماء الناتج هو ماء عسر.

من المكونات المهمة أيضا : نيترات الكالسيوم، كلوريد الكالسيوم و غيرها.

للكالسيوم ست نظائر مستقرة، اثنان منها متواجدة بشكل طبيعي: Ca-40 الثابت و Ca-41 المشع و بمدة نصف حياة تساوي 103،000 سنة. 97% من الكالسيوم هو من نوع Ca-40

الهيليوم He هو عنصر كيميائي لا لون له ولا رائحة وعديم الطعم (يسمى في الترجمات الحديثة النَّهْرَن، على وزن فعلن من نَهَرَ أي سال بقوّة، ذلك أنّه مستعمل في نقل الحرارة في المفاعلات النووية وفي صناعة غازات تنفس الغواصين وفي صناعة موائع التبريد، رمزه الكيميائي العربي نه). يـأتي بعد الإيدروجين مباشرة في الجدول الدوري للعناصر . تحتوي نواة ذرته في الغالب علي 2 بروتون و 2 نيوترون .

كما يوجد له نظير تحتوي نواته 2 من البروتونات و 1 بروتون . وهو من العناصر الخاملة أو النبيلة (الغازات النادرة)، وبسبب خموله الكيميائي لا توجد جزيئات له ، فهو يوجد دائما في صورته الذرية . له أقل درجات الغليان والانصهار مقارنة ببقية العناصر ، وهو لا يوجد إلا في الحالة الغازية باستثناء ظروف خاصة جدا، ثاني أكثر العناصر انتشارا في الكون ، وكميات ملموسة منه على الأرض موجودة فقط في الغاز الطبيعي، يستخدم في تطبيقات علوم درجات الحرارة شديدة الانخفاض وفي أنظمة تنفس الغواصيين ، ولنفخ البالونات ، الهيليوم غاز غير سام وليس له تأثير بيولوجي على الكائنات الحية.

لوحظ الهيليوم لأول مرّة عام 1868 بسبب خط أصفر لامع في الطيف الضوئي للشمس لاحظه الفلكي الفرنسي بيير جانسين أثناء حدوث كسوف شمسي في الهند. وفي ذات العام لاحظ الفلكي الإنجليزي نورمان لوكير نفس المقطع الأصفر من الطيف الضوئي للشمس واستنتج أن هذا الطيف الضوئي سببه عنصر غير موجود على الأرض. فأطلق عليه سوية مع العالم الإنجليزي إدوارد فرانكلاند الاسم الإغريقي للشمس هيليوس. وفي 1895، استطاع العالم البريطاني ويليام رامساي أن يعزل الهيليوم على الأرض بمعالجة الكليفيت بأحماض معدنية، وشخصت هذه العينات على أنها هيليوم من قبل لوكير والفيزيائي البريطاني ويليام كروكس. وفصل أيضا بتجربة منفصلة باستخدام الكليفيت في نفس العام على يد الكيميائي السويدي بير تيودور كليفي ونيلز لانجليت.

في عام 1905، اكتشف العالمان الأمريكيان هاميلتون كادي وديفيد مك فارلاند أن الهيليوم يمكن استخلاصه من الغاز الطبيعي. وفي 1907، طرح إرنست رذرفورد وتوماس رويدز أن جسيم ألفا هو نواة الهيليوم.

أسيل الهيليوم لأول مرّة على يد الفيزيائي الدنماركي هايكه كاميرلنجث أونيس عام 1908 بتبريد الغاز لأقل من درجة كلفن واحدة، وحول إلى الحالة الصلبة أول مرّة عام 1926 على يد تلميذ هايكه، ويليام هيندريك كيسوم. وفي 1938 اكتشف العالم الروسي ليونيدوفيش كابيتسا أن نظير الهيليوم-4 عديم اللزوجة تقريبا في درجات قريبة من الصفر المطلق، وهي الظاهرة التي تعرف اليوم بفوق الميوعة. وفي عام 1972، لوحظت نفس الظاهرة لدى النظير هيليوم-3 على يد الفيزيائيين الأمريكييين دوغلاس أوشيروف وديفيد لي وروبرت ريتشاردسون.

تحت درجة الحرارة والضغط القياسيين، يوجد الهيليوم في الحالة الغازية فقط. وهو لا يتحول إلى الحالة الصلبية إلا تحت ضغوط كبيرة، والذي بتغيره يتغير حجم المادة الصلبة. وفي درجة حرارة دون درجة غليان الهيليوم 4.21 كلفن، وفوق "نقطة لامدا" 2.1768 كلفن، يكون النظير هيليوم-4 في حالة السيولة العادية وتسمى هيليوم I، ولكن تحت "نقطة لامدا"، يكون للهيليوم خواص فيزيائية غريبة، ويسمى عندها بهيليوم II، ومثل هذه الخواص الفيزيائية غير واضحة عند النظير هيليوم-3.

هيليوم II له خصائص سائلين، أحدهما سائل عادي والآخر عديم اللزوجة، فلا احتكاك داخلي بين جزيئاته، وله حركة جريان سريعة، وله موصلية كهربائية أعلى من أي مادة أخرى، وتنتقل فيه الحرارة على شكل موجات.

الهيليوم عنصر خامل كيميائيا تحت كل الظروف العادية. ولكن تحت ظروف كهربائية معينة يمكن للهيليوم أن يكون مركبات مع التنجستن، واليود، والفلورايد والكبريت والفوسفور.

هناك 8 نظائر معروفة للهيليوم، ولكن النظيرين هيليوم-3 وهيليوم-4 هما الوحيدين المستقرين، فالبقية لها نشاط إشعاعي، وتتحول بسرعة إلى عناصر أخرى. أكثر النظائر انتشارا هو هيليوم-4، وهو يتكون من إشعاع ألفا من عناصر مشعة أثقل، فنواته عبارة عن جسيم ألفا، وهي بالعادة نواة مستقرة، أما النظير هيليوم-3 فهو نادر على الأرالهيليوم ثاني أكثر العناصر انتشارا في الكون المعروف بعد الهيدرجين، ويشكل حوالي ربع كتلة الكون. ووجوده يتركز في النجوم، حيث أنه يتكون هناك من اتحاد ذرات الهيدرجين، وحسب نظرية الانفجار العظيم، تكون أغلب الهيليوم في الدقائق الثلاث الأولى بعد الانفجار.

أما على الأرض ، فإن الهيليوم يشكل جزء واحد من 200 ألف جزء، وذلك يعود بشكل رئيسي إلى تطاير الهيليوم إلى الفضاء الخارجي، وكميات الهيليوم الملموسة الموجودة على الأرض ناتجة عن التحلل الإشعاعي للعناصر الكيميائية، أما أكبر تركيزاته فموجودة مع الغاز الطبيعي ومنها يستخرج معظم الهيليوم للاستخدامات التجارية، وتعتبر آبار الغاز في ولايات تكساس، أوكلاهوما وكنساس الأمريكية المصدر الرئيسي لهذا الغاز في العالمض وهو ينتج من إشعاع بيتا من التريتيوم.