أين يتركز معظم حجم الذرة
ما الذي يشغل معظم حجم الذرة
تعتبر الذرة اللبنة الرئيسية في تكوين وبناء هيكل جميع المواد الموجودة بالكون، وهيكل تلك الذرات بالمقابل يقوم على تحديد الخصائص الكيميائية والفيزيائية للمادة، وتتركب الذرة من نواة شحنتها موجبة يحيط بها إلكترونات شحنتها سالبة، وأهم ما تتضمنه نواة الذرة من النيترونات متعادلة الشحنة، والبروتونات موجبة الشحنة.
ويدور عدد من الإلكترونات حول نواة الذرة في العديد من المدارات، عند أنصاف مختلف الأقطار، وعدد من الإلكترونات الكثيفة المعروفة بسحابة الإلكترون؛ وتأُلف بشكل عام تلك الإلكترونات بالإضافة إلى سحابة الإلكترونات معظم المساحة التي تحتلها الذرة؛ ولا يعد من الممكن أن يتم تحديد مقدار تلك المساحة التي يشغلها الإلكترون بشكل فعلي، ولكن من المتوقع أن ما يشغله الإلكترون من حجم بالذرة يقارب ما بين خمسة إلى تسعة وتسعون من حجمها. [1]
ماهي الجسيمات الموجودة في نواة الذرة
الذرة تمثل الوحدة الرئيسية للمادة، وقد تكونت الذرات عقب الانفجار العظيم الذي قد حدث ما قبل ثلاث عشر وسبعمائة مليار عام؛ وكان هناك اعتقاد فيما سبق أن الذرات هي أصغر الأشياء الموجودة بالكون والتي لا يمكن تقسيمها؛ وقد أثبتت الأبحاث والدراسات أن الذرة مكونة من جسيمات ثلاثة ولكن ليست جميع الأجزاء الثلاثة تقع بنواة الذرة.
والجسيمات تلك هي الإلكترونات، النيوترونات، والبروتونات، وتلك الجسيمات تتوزع بمنطقتين، أولهما تقع بمركز الذرة وهي المعروفة بنواة الذرة والمكونة من النيوترونات والبروتونات، أما المنطقة الثانية تتواجد خارج الذرة والتي تشتمل على الإلكترونات إذ تدور تلك الإلكترونات بمدارات حول النواة، وعلى هذا فإن الجسيمات التي تتواجد بنواة الذرة هي النيوترونات والبروتونات. [2]
تعريف الذرة
تم وضع العديد من التعريفات للذرة وجميعها يتفق في أنها أصغر شيء من الممكن أن يتم الحصول عليه بالمادة حينما يتم تجزئتها، ومصطلح الذرة هو مصطلح يوناني معناه الشيء غير قابل للتجزئة، بمعنى أن الذرة لا تقبل التجزئة والتقسيم، وهي ذات شحنة متعادلة؛ وحينما يتم تجزئة الذرة فإن أجزاءها سوف تمتلك شحنة كهربائية، كما أن الذرة تعد هي حجر الأساس بالكيمياء، بمعنى أنها أصغر مكوّنٍ من مكونات المادة من خلاله يتم إظهار الخصائص الكيميائيّة، بما يعني أنها تمثل المكون الرئيسي لكافة المواد المتواجدة بالكون، كما أن كل عنصر موجودبالجدول الدوري يمتلك تركيب ذري مختلف عن غيره من باقي العناصر الأخرى، إذ أن لكل عنصر ما يميزه من خصائص فيزيائية اعتماداً على
الكتلة الذرية
. [3]، [4]
علم الذرة
تبين من خلال دراسة علم الذرة تمتعها بالعديد من الخصائص والتي من أبرزها التالي:
-
العدد الذري
: هو أهم ما يميز الذرة، وقد تم تعريفه بأنه عدد وحدات الشحنة بالنواة الموجبة أي عدد البروتونات، يقابله عدد البروتونات وهو ما يقوم بتحديد الخصائص الكيميائية للذرة بشكل عام. [3] -
حجم الذرة:
بسبب حجم كلاً من الإلكترونات، البروتونات والنيترونات بالذرة فإن الغالبية العظمى من حجم الذرة يكون على هيئة مساحة فارغة، أحجام ذرات العناصر فإنها تختلف عن بعضها البعض، وفي الواقع فإن حجم الذرة عشرة م في عشرة م، بما يدل على أن حجم النواة صغير للغاية إذا ما قورنت بحجم الذرة، مما يجعل من الممكن لتخيلها تشبيهها بحبة البازيلاء. [5] -
الكتلة الذرية والنظائر
: هناك ارتباط وثيق بين كتلة الذرة وعدد النيترونات بالنواة، ولا يؤثر عدد النيترونات ذلك في خصائص الذرة الكيميائية مثل ما يحدث في البروتونات، إذ أن العنصر سوف يبقى كما هو حتى في الحالة التي يختلف فيها عدد النيترونات، وما يقع من تغير في عدد النيترونات يظهر ما يعرف بنظائر العنصر؛ وهو ما يستدل منه على أن كتلة الذرة تتكون من ناتج جمع كتلة النواة من كتلة بروتونات ونيترونات إلى جانب كتلة الإلكترونات. [3]
تركيب الذرة
تتكون الذرة من عدة مكونات، وهي أساس الذرة، نذكرها فيما يأتي، مع بيان أهم خصائصها: [2]
-
نواة الذرة:
تقع نواة الذرة بالذرة من الداخل، والتي تتضمن على أغلب كتلة الذرة، أما عن مكوناتها فهي البروتونات والنيترونات، والتي يرمز لها مجتمعة بكما أطلق عليه من اسم وهو النيوكلونات، وتتصف الالكترونات بكونها أخف وزنًا من النيترونات والبروتونات و التي تدور حول نواة الذرة، كما عرف مجموع عدد نيترونات وعدد بروتونات الذرة الواحدة عدد النيوكليون أو العدد الكتلي. -
النيترونات:
هي جسيمات تقع في نواة الذرة، لها شحنة متعادلة، تشترك مع نواة الذرة بعدد البروتونات، ودوماً ما يتصف عدد البروتونات بالثبات، ولكن قد يلحق بعدد النيترونات التغير قليلًا، لذا يمكن في بعض الأحيان أن يختلف عدد العنصر الكتلي من ذرة لأخرى، مما يترتب عليه إنتاج ما يطلق عليه نظير العنصر. -
البروتونات:
هي جسيمات ذات شحنة موجة، تقع بنواة الذرة، وتستحوذ هي والنيترونات أغلب كتلة الذرة الكلية، ويكون العدد الإجمالي للبروتونات بالذرة يهو ما يمثل العدد الثابت الذري لهذه الذرة. -
الإلكترونات:
هي أحد مكونات الذرة وهي جسيمات لها شحنة سالبة، تدور حول نواة الذرة بمدارات أو عادة ما يطلق عليها اسم سلسلة من المستويات، وتلك المستويات تعرف علمياً بمستويات الطاقة؛ ويعتمد عدد مستويات الطاقة بالذرة على عدد الإلكترونات الكلي؛ إلى جانب أن الإلكترونات تعد أقل وزنًا إلى حد كبير من النيوترونات والبروتونات، حيث تبلغ كتلتها النسبية 1/1836 من إجمالي كتلة البروتونات.
عالم الذرة
يرجع تاريخ دراسة وتطور مكونات الذرة و ما يوجد بها من الجسيمات في نواة الذرة بناءاً على ما قام العلماء من وضعه من نظريات والتي من أهمها التالي: [2]
نظرية ديموقريطس
ترجع تلك النظرية الذرية إلى ما لا يقل عن أربعمائة وأربعون عاماً قبل الميلاد،ومؤسسها هو العالم اليوناني الفيلسوف ديموقريطس، الذي أسس نظريته عن الذرات بناءً على نظريات من سبقوه منفلاسفة قدماء، واشتمل شرح أفكاره إلى الأمور التي مفادها أن الذرات تتواجد بشكل منفصل عن بعضها، ووجود عدد من الذرات لا حصر له، وأن الذرات تتمكن من الحركة بحرية، بالإضافة إلى إمكانية اتحادها معًا لكي تكون المادة ، وعلى الرغم من ذلك فشل الالم ديموقريطس في إيضاح كيفية اندماج الذرات مع بعضها لتكوين مادة جديدة، ونتيجة لكون الفلاسفة في هذا الوقت قد افترضوا أن المادة تتكون من النار والهواء والأرض تم استبعاد النظرية الذرية لديموقريطس.
نظرية جون دالتون
بنى الإيطالي الكيميائس العالم (جون دالتون) أفكاره ونظريته على ذوء من أفكار العالم الفيلسوف ديموقريطس، وطرح نظريته تلك عام 1803 ميلادية، إذ شملت الكثير من الأفكار المستوحاة من نظرية ديموقريطس ومنها أن الذرات لا تقبل للتجزئة أو التدمير، إلى جانب ما اشتملته على بعض الأفكار الهامة ومنها أن كافة ذرات عنصر ما دوماً ما تكون متطابقة، وأن ذرات جميع العناصر، سوف يكون لها خصائص وأوزان تختلف عن ذرات أي عنصر غيره، بالإضافة إلى أن الذرات لا يمكن تدميرها أو تكوينها وأن تلك المادة تتكون عن طريق اتحاد الذرات بأعداد بسيطة وصحيحة.