ماذا يوجد داخل نواة الذرة

تعريف الذرة

يُطلق على أصغر جسيم في عنصر ما والذي قد يكون أو لا يكون له وجود مستقل ولكنه يحدث دائمًا في تفاعل كيميائي الذرة، وتعرف الذرة بأنها أصغر وحدة تحتفظ بخصائص العنصر، وتتكون الذرة من ذرات ولا يمكن صنعها أو تدميرها، وجميع ذرات نفس العنصر متطابقة والعناصر المختلفة لها أنواع مختلفة من الذرات، تحدث التفاعلات الكيميائية عند إعادة ترتيب الذرات.

تتكون الذرات من ثلاثة أنواع أساسية من الجسيمات والبروتونات والإلكترونات والنيوترونات، وتمتلك النيوترونات والبروتونات نفس الكتلة تقريبًا وعلى عكس ذلك فإن كتلة الإلكترون لا تذكر.

يحمل البروتون

شحنة

موجبة والنيوترون ليس له شحنة والإلكترون سالب الشحنة، وتحتوي الذرة على عدد متساوٍ من البروتونات والإلكترونات وبالتالي فإن الذرة عمومًا ليس لها شحنة، وتحتوي نواة الذرة على البروتونات والنيوترونات فقط وبالتالي فهي موجبة الشحنة، تحتل الإلكترونات منطقة الفضاء حول النواة، لذلك تتركز معظم الكتلة داخل النواة.

يسمى مركز الذرة بالنواة، تحتوي النواة على نيوترونات وبروتونات تعطي الذرة وزنها وشحناتها الموجبة، ولا يحمل النيوترون أي شحنة وله كتلة واحدة، ويحمل البروتون شحنة موجبة واحدة وله أيضًا كتلة من وحدة واحدة، العدد الذري لعنصر ما يساوي عدد البروتونات أو الشحنات الموجبة في النواة ويتم

تحديد


الوزن

الذري لعنصر من خلال الجمع بين العدد الإجمالي للبروتونات والنيوترونات في النواة.

يحمل الإلكترون شحنة سالبة واحدة، وإذا كانت ذرة عنصر ما خالية من الشحنة فيجب أن تحتوي على نفس عدد الإلكترونات مثل البروتونات، ويتم ترتيب هذه الإلكترونات في مدارات حول نواة الذرة مثل طبقات الأنيون وهذا من


أساسيات فيزياء الجسيمات

.

ما هو حجم الذرة

حجم الذرة صغير للغاية وأصغر بكثير من خيالنا، تتشكل طبقة من الذرة بسمك ورقة رقيقة عندما تتكدس أكثر من ملايين الذرات معًا، من المستحيل قياس حجم ذرة معزولة لأنه من الصعب تحديد مواقع الإلكترونات المحيطة بالنواة.

ومع ذلك يمكن تقدير حجم الذرة بافتراض أن المسافة بين الذرات المتجاورة تساوي نصف نصف قطر الذرة، وتقياس نصف القطر الذري عمومًا بوحدات النانو متر.[2]

ما هي النواة

النواة هي منطقة موجبة الشحنة في مركز الذرة، تتكون من نوعين من الجسيمات دون الذرية معبأة بإحكام معًا، الجسيمات هي البروتونات، التي لها شحنة كهربائية موجبة، والنيوترونات وهي محايدة في الشحنة الكهربائية.

خارج النواة تكون الذرة عبارة عن مساحة فارغة في الغالب مع وجود جسيمات سالبة تدور حولها تسمى الإلكترونات، ويمكنا التعرف أيضاً بشكل واضح على


الجسيمات دون الذرية


.

مما تكون نواة الذرة

يتساءل البعض ماذا يوجد داخل نواة الذرة، ويمكن الإجابة على هذا

السؤال

حيث تتكون نواة الذرة من بروتونات موجبة ونيوترونات محايدة ولها شحنة موجبة شاملة وفيما يلي سوف نتحدث عن مكونات نواة الذرة:

• 
  البروتونات
  

البروتونات هي جسيمات موجبة الشحنة توجد داخل نواة الذرة، إنها تساعد في تحديد الذرة، وسيكون للعناصر المختلفة عدد مختلف من البروتونات في النواة، إنها تساوي العدد الذري للذرة وتساهم في الكتلة الذرية (موجودة في الجدول الدوري)، كما أنها تساوي عدد الإلكترونات الموجودة في الذرة.

• 
  النيوترونات
  

توجد النيوترونات أيضًا في نواة الذرة،  ليس لديهم شحنة ويساهمون في الكتلة الذرية.

• 
  الإلكترونات
  

الإلكترونات عبارة عن جسيمات سالبة الشحنة تدور حول نواة الذرة، وهي تدور بسرعة كبيرة بحيث تخلق ما يسمى سحابة الإلكترون حول النواة، الكتلة غير ذات أهمية ولذلك فهي لا تساهم في الكتلة الذرية للذرة، وتوجد نفس كمية الإلكترونات الموجودة في النواة، وهي من ضمن


الجسيمات الموجودة في نواة الذرة

.

حجم وكتلة النواة

نواة الذرة صغيرة للغاية، ويبلغ نصف قطرها حوالي 1/100000 من نصف القطر الكلي للذرة، إذا كانت الذرة بحجم ملعب كرة قدم فإن النواة ستكون بحجم حبة البازلاء، ليس للإلكترونات كتلة تقريبًا، لكن البروتونات والنيوترونات لها كتلة كبيرة بالنسبة لحجمها، ونتيجة لذلك ط تمتلك النواة فعليًا كل كتلة الذرة، نظرًا لكتلتها الكبيرة وحجمها الصغير، فإن النواة كثيفة جدًا، إذا كان جسم بحجم بنس واحد له نفس كثافة نواة الذرة، فإن كتلته ستكون أكبر من 30 مليون طن.[1]

التركيب الذري للعناصر المختلفة

سيحدد عدد البروتونات والإلكترونات في الذرة العنصر، على سبيل المثال ، يتكون الهيدروجين من بروتون موجب الشحنة وإلكترون سالب الشحنة يدور حول النواة.

ويمكنك أيضًا العثور على التركيب الذري ممثلًا في الجدول الدوري للعناصر.

تاريخ مختصر للذرة

• 
  في عام 450 قبل الميلاد أصبح الفلاسفة اليونانيون القدماء Leucippus و Democritus أول من اقترح أن المادة مصنوعة من الذرات.
  
• 
  أما في عام 1661 اقترح الكيميائي الأنجلو-إيرلندي روبرت بويل (1627–1691) أن العناصر الكيميائية هي أبسط أشكال المادة.
  
• 
  عام1789 وضع الفرنسي أنطوان لافوازييه المعروف على نطاق واسع باسم “أب الكيمياء الحديثة” ، قائمة بالعناصر الكيميائية (التي عرّفها على أنها مواد لا يمكن تفكيكها من خلال تفاعل كيميائي)، وكانت هذه نقطة انطلاق مهمة في الطريق إلى الجدول الدوري الكامل.
  
• 
  وبعد ذلك في عام 1803 نشر
  
  العالم
  
  الإنجليزي جون دالتون النظرية الذرية للمادة، لقد أدرك أن كل عنصر كيميائي مكون من ذرات.
  
• 
  اقترح الطبيب الإنجليزي ويليام بروت في عام1815 أن أوزان العناصر المختلفة عبارة عن مضاعفات بسيطة لوزن ذرة الهيدروجين وهذا ليس صحيحًا تمامًا، ولكنه دليل مهم آخر لفهم كيفية تكوين الذرات.
  
• 
  وبناءً على رؤى لافوازييه ودالتون وبروت وآخرين في عام1869 وجد الكيميائي الروسي دميتري مينديليف (1834-1907) طريقة منطقية لتنظيم العناصر الكيميائية بهيكل أنيق يسمى الجدول الدوري.
  
• 
  وفي عام1896 اكتشف الفيزيائي الفرنسي هنري بيكريل (1852–1908) نشاطًا إشعاعيًا بالصدفة.
  
• 
  قام الفيزيائي الإنجليزي النيوزيلندي المولد إرنست رذرفورد في عام 1917 “بتقسيم” الذرة أثبت أن الذرات مكونة من جسيمات أصغر، وخلص في النهاية إلى أن لديها نواة ثقيلة موجبة الشحنة ومنطقة فارغة إلى حد كبير حولها.
  
• 
  وفي عام 1919 اكتشف الفيزيائي البريطاني فرانسيس أستون عددًا كبيرًا من النظائر الذرية باستخدام مقياس
  
  الطيف
  
  الكتلي.
  
• 
  حقق الفيزيائيان
  
  الألمان
  
  أوتو هانوفريتز ستراسمان (1902-1980) أول انشطار نووي (تقسيم الذرات الثقيلة لصنع ذرات أخف).
  
• 
  ألقت الولايات المتحدة قنابل ذرية على مدينتي هيروشيما وناغازاكي اليابانيتين وهذا في عام 1945.
  
• 
  وفي الستينيات والسبعينيات اكتشف علماء فيزياء الجسيمات كيف أن العديد من القوى الأساسية تحمل جسيمات صغيرة “دون ذرية” معًا لتكوين الذرات. أصبحت أفكارهم تدريجيًا تُعرف بالنموذج القياسي.
  
• 
  وأخيراً في عام 2013 استخدم العلماء مجهرًا كميًا لالتقاط
  
  الصور
  
  الأولى داخل ذرة الهيدروجين.[3]