الذرة في علم الكيمياء هي أصغر وحدة يمكن فيها تقسيم المادة دون انطلاق جسيمات مشحونة كهربائيًا منها. نتناول بحثا عن الذرة ومكوناتها وخصائص ونماذج الذرة وتطورها.
الذرة ومكوناتها
الذرة أصغر وحدة للمادة لها خصائص مميزة لعنصر كيميائي، فالذرة هي لبنة البناء الأساسية للمواد، وتلخص أبرز مكونات الذرة فيما يلي:
- البروتونات: هي جزيئات ذات شحنة موجبة موجودة داخل نواة الذرة وقد تم اكتشافها من قبل العالم رذرفورد في تجاربه على أنابيب أشعة الكاثود وتبلغ الكتلة النسبية للبروتونات 1.673x10-27 كغم، كما يشار إلى عدد البروتونات في الذرة بالعدد الذري لهذا العنصر بالإضافة الى أن عدد البروتونات يحدد السلوك الكيميائي للعنصر.
- الإلكترونات: هي جسيمات سالبة الشحنة تحيط بنواة الذرة في مسارات تسمى بالمدارات، وتبلغ الكتلة النسبية للإلكترونات حوالي 9.109x10-31 كغم، وقد تم اكتشافها بواسطة العالم ثومسون وهو عالم فيزياء بريطاني قام باكتشاف الإلكترون في عام 1897، ويكون شكل المدارات الداخلية للإلكترونات المحيطة بالذرة كروي أما شكل المدارات الخارجية فيكون أكثر تعقيدًا بكثير.
- النيوترونات: هي جزيئات غير مشحونة موجودة في جميع أنوية الذرات باستثناء ذرة الهيدروجين وتبلغ الكتلة النسبية للنيوترونات 1.6749x10-27، وقد تم اكتشاف وجود النيوترونات بواسطة رذرفورد في عام 1920 وأثبت وجودها العالم تشادويك في عام 1932 حيث قام بالعثور على النيوترونات خلال التجارب التي تم فيها إطلاق الذرات على صفيحة رقيقة من البيريليوم.
خصائص الذرة
- العدد الذريّ: يعرف أيضًا باسم الرقم الذريّ، ويقصد به عدد البروتونات المتواجدة داخل نواة الذَّرة، ويكون عدد الإلكترونات مساوٍ إلى العدد الذريّ في حال كانت الذَّرة متعادلة الشحنة، كما يمثّل العدد الذريّ عدد العناصر المتواجدة في جدول مندليف الدوري، والعدد الذريّ يساوي واحد للهيدروجين؛ إذ تضم نواته واحد بروتون.
- الكتلة الذريّة: يقصد بها مجموع النيوترونات والبروتونات والإلكترونات في جزء واحد أو ذرة، وتمتاز هذه الكتلة بأنّها صغيرة جدًا لدرجة يتمّ التغاضي عنها عند التوجه لحساب الكتلة.
نماذج الذرة وتطورها
- منذ القدم حاول الانسان التعرف على ماهية المادة، وبما أن كل العلوم كانت بيد الفلاسفة فقد كان لهم السبق في البحث والتفكير عن ماهيتها فهم كما يقال يعرفون كل شيء، وكانت كل محاولاتهم بالطبع مجرد تفكير عقلي بعيداً عن أي تجارب عملية، فمنهم من قال بأن المصدر الأولي للمادة هو الماء ومنهم من ذكر بأن المادة تتألف من أربعة عناصر ماء وهواء وتراب ونار، ومنهم من ذكر بأن المادة تتألف من دقائق صغيرة تدعى الذرات وأول من قال بذلك هو ديمقراطيس وخلال هذه الفترة من العصور الإنسانية المبكرة.
- ظهرت العديد من الأفكار والتصورات الغريبة التي بنيت على هذه المفاهيم مثل فكرة حجر الفلاسفة ونظرية الفلوجستون والقوة الحيوية وأكسير الحياة.
- كانت كل تلك الرؤى والتصورات التي سادت في تلك الحقب منبثقة من نظريتين مشهورتين في تلك الفترة وهما النظرية المتصلة والنظرية المنفصلة.
- النظرية المتصلة تنص على أن التقسيم المطرد للمادة سيتصل ويستمر ولن ينتهي بمعنى أننا لن نصل في النهاية إلى أجزاء دقيقة غير قابلة للانقسام بينما النظرية المنفصلة تنص على أن التجزئة المتتالية للمادة ستنفصل في النهاية بالحصول على دقائق غير قابلة للانقسام.
- استمر هذا التخلف الكيميائي والذي كان نتاجاً طبيعياً لاستخدام التفكير العقلي المجرد في البحث إلى القرن السادس عشر حتى جاء دالتون ووضع أول نظرية علمية عن الذرة في عام 1808 للميلاد واستطاع من خلالها تفسير بعض القوانين المعروفة في ذلك الوقت مثل قانون حفظ الكتلة وقانون النسب الثابتة وغيرهما. النظرية تتألف باختصار من ثلاثة فروض وهي :
- تتألف المادة من دقائق صغيرة غير قابلة للانقسام تدعى الذرات .
- الذرة أصغر جزء في العنصر وتختلف العناصر باختلاف ذراتها وأن ذرات العنصر الواحد متشابهة في كل الخواص .
- عندما تتحد العناصر لتكوين المركبات فإنها تتحد بأعداد صحيحة من الذرات .
- وهنا وضع دالتون تصوره للذرة وقال بأن الذرة عبارة عن جسيم كروي مصمت ذو كثافة عالية يشبه كرة البلياردو.
المراجع:
https://hyatok.com/
https://sotor.com/
https://almustafeed.wordpress.com/