بحث عن تركيب الذرة
الذّرة
الذرة هي من المصطلحات الكيميائية الدقيقة والحساسة، وتعتبر الذرة المكون الأساسي لأي التفاعلات الكيميائية على أساس تبادل الذرات بين العناصر الكيميائية المتفاعلة لتكوين مركبات جديدة، وقد قام العلماء بالكثير من الدراسات لبناء نموذج للذرة واكتشاف كيفية تركيبها ووضع النظريات المهمة، وللبحث عن تركيب الذرة بشكل أكبر سيتم الحديث عنها في هذا المقال.[١]
بحث عن تركيب الذرة
عند البدء بالبحث عن تركيب الذرة يجب توضيح أن الذرة هي اللبنة الأساسية للمادة ولا يمكن أن تنقسم، وتتكون من أجزاء أصغر منها، وهذه الأجزاء الثلاثة هي مكونات الذرة وهي البروتونات والنيوترونات والإلكترونات، حيث تكون شحنة البروتونات الكهربائية موجبة وشحنة الإلكترونات الكهربائية سالبة ومتساوية مع البروتونات أما النيوترونات فتكون عديمة الشحنة متعادلة كهربائيًا وحجمها صغير جدًا مقارنةً بالبروتونات والنيوترونات فهي أصغر ب1840 مرة، وتكون البروتونات والنيوترونات موجودة داخل نواة الذرة لتُشكل النواة الذرية أما الإلكترونات فتدور حول النواة في مدارات، وتحدث التفاعلات الكيميائية بسبب وجود الإلكترونات فإذا كانت الذرة غير مستقرة فهذا يدفعها إلى الوصول إلى حالة الاستقرار عن طريق مشاركة الإلكترونات أو التخلص منها أو كسب غيرها.[٢] عند وجود عدد من الإلكترونات يزيد على عدد البروتونات فإن الذرة سيكون لها شحنة كهربائية سالبة وعندما يكون عدد الإلكترونات أقل من عدد البروتونات فسيكون للذرة شحنة موجبة وفي كلتا الحالتين تُسمى الذرة بالأيون وعند ارتباط الذرات مع بعضها تُكون الجزيئات، وكل كتلة الذرة موجودة في نواتها أما حجم الذرة فتملؤه الإلكترونات ويُعبّر عدد البروتونات عن الرقم الذري العنصر، واختلاف عدد النيوترونات يُعطي للذرة نظائر وهي أشكال مختلفة للعنصر نفسه، وعند جمع عدد البروتونات مع النيوترونات يُنتج مفهوم الكتلة الذرية، وترتبط الثلاث مكونات للذرة مع بعضها البعض داخل النواة بروابط قوية ولكن من السهل القيام بتفاعلات كيميائية للوصول بالذرة إلى حالة الاستقرار.[٣]
والبحث عن تركيب الذرة وتطوّر نظرياتها بدأ منذ القدم، وكان الإغريق أول من بحث عن تركيب الذرة، وبعدها قام العالم دالتون بوضع نظريته حول أن الذرة لا يمكن أن تتجزأ، وتطوّرت النظريات أكثر وأكثر عندما قام العالم فارادي بالتحليل الكهربائي وإطلاق اسم الإلكترونات على الجسيمات المتحركة التي تُعطي التيار الكهربائي، وفي عام 1910م قام العالم رذرفورد بتقديم النموذج الحالي للذرة والذي يتكون من ثلاث أجزاء رئيسة وهي الإلكترونات والبروتونات والنيوترونات، ثم قام العالم موسلي بوضع قانون الدورية الكيميائية بمساعدة ما توصّل إليه رذرفورد وتم من خلالها تطوير الجدول الدوري وترتيبه بناءً على العدد الذري الذي تم اكتشافه، كما قام العالم بور باكتشاف مستويات الطاقة التي يمكن أن تدور بها الإلكترونات.[٤]
وبما أن الإلكترونات تدور حول النواة فلا يمكن لأكثر من إلكترونين مشاركة نفس المكان على المدار، حيث يدور أحد هذه الإلكترونات في اتجاه عقارب الساعة والإلكترون الثاني يدور عكس اتجاه عقارب الساعة، وهذه المدارات لها مستويات وطاقة استيعاب إلكترونات مختلفة فمثلًا المدار s له قدرة لاستيعاب إلكترونين فقط والمدار p له قدرة لاستيعاب ثمانية إلكترونات فقط، ونمط ترتيب الجدول الدوري يعكس نمط ترتيب الإلكترونات في الذرة حيث إن كل الذرات الموجودة في كل صف من الجدول الدوري لها نفس عدد مستويات الطاقة التي توجد بها الإلكترونات، وحتى التفاعلات الكيميائية التي تحدث تعتمد على الإلكترونات الموجودة في المستوى الأخير وقدرتها على استيعاب أو فقد عدد من الإلكترونات لملئ المستوى بالكامل.[٥]
وللتعمق أكثر بالبحث عن تركيب الذرة يمكن الحديث عن الكتلة أو الوزن الذري؛ حيث قام العالم الكيميائي الإيطالي أماديو أفوغادرو بالعمل على وزن الذرات في ظروف مناسبة مثل درجة الحرارة والضغط المتساويين، وتوصل أفوغادرو إلى أنه في نفس درجة الحرارة والضغط كانت المقارنة بأحجام الغازات لتحديد وزنها أو كتلتها الذرية، فمثلًا وجد أن وزن لتر من الأكسجين أكثر 16 مرة من لتر واحد من الهيدروجين فاستنتج أن كتلة ذرة الأكسجين أكبر 16 مرة من كتلة ذرة الهيدروجين، من خلال هذه الطريقة يمكن حساب مقدار الكتلة نسبيًا ومن خلال التجارب المستمرة تم ربط مفهوم الكتلة بالغرام من مادة ما بعدد الذرات الموجودة فيها وإيجاد وحدة الكتلة الذرية وتُساوي 1.66*10-24 غرام.[٦]
إن من يبحث عن تركيب الذرة والقدرة على رؤية هذة الذرات الصغيرة جدًا فإنه ليس بالإمكان رؤيتها بالعين المجردة، ولكن قام العلماء بتقدير الأحجام لمختلف الذرات والجزيئات فمثلًا قطر الذرة يساوي 1 * 10-10 متر تقريبًا، وللنواة يساوي من 1 * 10-15 إلى 1 * 10-14 متر، وللنيوترون أو البروتون ولهما نفس الحجم فيساوي 1 * 10-15 متر، أما الإلكترون فهو تقريبًا 1 * 10-18 متر، ولكن لا يمكن رؤية الذرة بواسطة المجهر الضوئي ومع تطور صناعة المجاهر تم في عام 1981م تطوير نوع من المجاهر يُسمى مجهر المسح النفقي مرتبط مع حاسوب للقيام بتحليل البيانات ومعالجتها وعرضها، ويُشبه هذا المجهر الفونوغراف القديم من حيث مبدأ العمل ولكن المجهر يكشف باستخدام التيار الكهربائي مواقع الذرات فيمكن من خلال هذا المجهر المتطور رؤية الذرات كما يمكن القيام بمعالجة الذرات أيضًا، وما زال العلماء في القرن العشرين مستمرين في بحوثهم واكتشافاتهم عن بنية الذرة والقيام بالتجارب المتواصلة للكشف عن بنية النواة والقوى التي تجمعها بشكل مفصل أكثر.[٧]المراجع[+]
- ↑ "Atom", www.en.wikipedia.org, Retrieved 13-08-2019. Edited.
- ↑ "atoms", www.thoughtco.com, Retrieved 13-08-2019. Edited.
- ↑ "basic-structure-atomic-number", www.science.howstuffworks.com, Retrieved 13-08-2019. Edited.
- ↑ "atomic-structure", www.encyclopedia.com, Retrieved 13-08-2019. Edited.
- ↑ " electron", www.science.howstuffworks.com, Retrieved 13-08-2019. Edited.
- ↑ "atom2", www.science.howstuffworks.com, Retrieved 13-08-2019. Edited.
- ↑ "Can We See Atoms", www.science.howstuffworks.com, Retrieved 13-08-2019. Edited.