تعتبر انثربي مبامبم وتكوينها من الموضوعات التي نالت اهتماماً كبيراً من قبل العلماء والباحثين. أدى هذا الاهتمام إلى اكتشاف معلومات جديدة حول الذرة وبنيتها، مما أسفر عن ظهور فروع علمية جديدة تحمل نظريات خاصة بها.
مقدمة حول تكوين الذرة وموقع كل جسيم داخلها
تُعتبر الذرة أصغر وحدة تكوينية في كل الأجسام، حيث تُعد الذرات المكون الأساسي لكل المواد الموجودة في الكون. تتميز كل عنصر من عناصر الجدول الدوري بتركيبه الذري المميز والفريد، مما يفضي إلى اختلافها عن العناصر الأخرى.
ما هي الذرة؟
- تعرف الذرة بأنها وحدة متناهية الصغر، وهي أقل شيء يمكن الوصول إليه عند تجزئة المادة. تحمل الذرة شحنة متعادلة، حيث لا تكون إيجابية أو سالبة الشحنة.
- إذا تم تجزئة الذرة، فإن كل جزء سيتكون من شحنات كهربائية مختلفة. تشكل الذرة حجر الزاوية في علم الكيمياء، حيث تمثل أصغر جزء يمكن من خلاله فهم الخصائص الكيميائية.
- تمتاز كل عنصر بمجموعة من الخصائص الفيزيائية التي تميزه عن العناصر الأخرى، حيث يُحدد الوزن الذري لهذه العناصر.
مكونات الذرة
- عند النظر بعناية إلى الذرة، يمكن التعرف على مكوناتها، وهي تشمل بروتونات تحمل شحنة موجبة، نيوترونات ذات شحنة متعادلة، وإلكترونات تحمل شحنة سالبة. يتم تحديد عدد هذه المكونات بناءً على نوع العنصر.
- بشكل عام، فإن معظم محتوى الذرة عبارة عن فراغ يتواجد فيه سحب من الإلكترونات، التي تدور حول مساحة صغيرة جداً نسبياً مقارنة بحجم الذرة الكلي.
- هذه المساحة تُعرف بالنواة، التي تحتوي على البروتونات والنيوترونات، مما يمنحها شحنة إيجابية.
- من المهم ملاحظة أن كتلة الإلكترون أقل من كتلة النواة، حيث يعتبر الإلكترون أخف الجسيمات في الطبيعة. وبالتالي، فإن وجود قوة كهربائية يجذب الإلكترونات نحو النواة، مما يوضح تواجد قوة جاذبة أثناء الروابط الأساسية.
البروتون
- البروتون هو أحد الجسيمات دون الذرية، يحمل شحنة موجبة تعادل الشحنة السالبة للإلكترون، وتقدر كتلته بحوالي 1.67262×10-27 كيلو جرام، مما يعادل تقريباً 1836 ضعف كتلة الإلكترون.
- عدد البروتونات يُعتبر المهارة التي يمكن من خلالها تحديد العدد الذري لكل عنصر، حيث equals العدد الذري عدد البروتونات الموجودة داخل نواة العنصر.
- يتم استخدام العدد الذري لتحديد ترتيب العنصر في الجدول الدوري، وقد اعتقد العلماء لمدة طويلة أن البروتون يُعتبر جسيمًا أوليًا.
- أجرى العلماء المتخصصون في فيزياء الجسيمات الأولية دراسات لاستكشاف تركيب البروتون، وتم تصنيفه ضمن الباريونات.
- الباريونات تُعرف بأنها جسيمات تتكون بشكل أساسي من ثلاثة كواركات.
النيوترونات
- النيوترون هو الآخر جسيم دون ذري متواجد في نواة جميع العناصر باستثناء عنصر الهيدروجين، الذي يحتوي على بروتون واحد فقط.
- النيوترونات لا تحمل شحنة كهربائية، وكتلتها حوالي 1.67493×10-27 كيلو جرام، مما يجعلها أثقل بقليل من البروتون، حيث تعادل كتلته ضعف كتلة الإلكترون بـ حوالي 1839 مرة.
- البروتونات والنيوترونات معروفة باسم النيوكليونات، لوجودهم في النواة التي تشكل حوالي 99.9% من كتلة الذرة.
- كان يشاع في الماضي أن النيوترون أيضًا جسيم أولي، وهي الفكرة التي تم دحضها في أواخر القرن الماضي.
- كما يحافظ وجود قوى نووية على تماسك النواة، رغم عدم وجود جسيمات سالبة الشحنة داخلها، مما يضمن عدم تشتت البروتونات بإيجابية شحنتها.
الإلكترونات
- الإلكترونات هي الجسيمات دون الذرية التي تمثل الشحنة السالبة الأساسية في الذرة، كما تعتبر من الجسيمات الأولية.
- لا توجد مكونات بداخل الإلكترونات، وبالتالي لا يمكن تقسيمها، وهي الأخف وزناً بين مكونات الذرة.
- كتلة الإلكترون تبلغ حوالي 9.10938356×10-31 كيلو جرام، وهي لا تُؤخذ بعين الاعتبار عادة عند حساب الكتلة الكلية للذرة بسبب ضآلتها.
- اكتشف الإلكترون العالم طومسون خلال دراسة أشعة المهبط، وهو اكتشاف ساهم كثيرًا في فهم التركيب الذري.
- توجد الإلكترونات حول النواة في مستويات طاقة مختلفة، وفي حال تم إزالة إلكترون من مداره، تصبح الذرة متأينة.
- يمكن أن توجد الإلكترونات بحرية بجانب الأيونات في حالة البلازما.
- تم تصنيف الإلكترونات كفيرميونات، ويُصف سلوكها بقوانين إحصاء فيرمي ديراك.
النموذج الذري
- تتكون معظم المواد من جزيئات، والتي يمكن فصلها بسهولة نسبية. هذه الجزيئات تتكون من ذرات مرتبطة ببعضها بعدد من الروابط الكيميائية، بينما فصل الذرات عن بعضها يتطلب جهدًا أكبر.
- تتكون كل ذرة من نواة مرتبطة بالإلكترونات عن طريق قوى كهربائية. لفصل هذه القوى، يتطلب الأمر طاقة عالية تسمح للإلكترونات بالتحرر.
- النيكليونات والإلكترونات تُعتبر جسيمات صغيرة جداً ولكن تتميز بعمرها الطويل نسبيًا مقارنةً بجسيمات دون ذرية أخرى.
- العملية اللازمة للحصول على الجسيمات الأخرى تتطلب طاقة عالية جداً، لكن غالبًا ما تتهدم بسرعة إلى جسيمات أكثر استقرارًا.
الخصائص الرئيسية للذرة
هناك العديد من الخصائص والعوامل الهامة التي تؤثر على سلوك وخصائص كل ذرة، ومن بين هذه الخصائص:
العدد الذري
- العدد الذري يُعتبر من أهم الخصائص المتعلقة بالذرة، وهو يمثل عدد الشحنات الموجبة الموجودة في النواة، أي عدد البروتونات.
- يمثل العدد الذري أيضًا عدد الإلكترونات في حالة الذرة المتعادلة؛ مثال على ذلك عدد ذرية البوتاسيوم هو 19.
- أما عدد ذرية عنصر الحديد فهو 26، وبما أن عدد الإلكترونات يؤثر على التفاعلات الكيميائية، فإن العدد الذري يعد أساسيًا عند دراسة التفاعلات الكيميائية.
الكتلة الذرية
- عدد النيوترونات في النواة يؤثر على الكتلة الذرية، لكنه لا يؤثر على الخصائص الكيميائية. فعلى سبيل المثال، تحتوي ذرة الكربون على 6 بروتونات و6 نيوترونات.
- تمتلك هذه الذرة الخصائص الكيميائية نفسها التي يمتلكها نظير الكربون الذي يحتوي على 6 بروتونات و8 نيوترونات.
- لكن الاختلاف يظهر في الكتلة الذرية لكل منهما، حيث تحسب الكتلة بناءً على مجموع عدد البروتونات والنيوترونات.
خاتمة حول تركيب الذرة وموقع كل جسيم فيها
تعد الاكتشافات المتعلقة بالذرة واحدة من أبرز الإنجازات العلمية التي من خلالها تمكن العلماء من تفسير العديد من التساؤلات. لا يزال البحث مستمرًا حول الذرة ومكوناتها واستخداماتها المتعددة في مجالات علمية متنوعة.
