تعريف الذرة
تركيب الذرة (مكونات الذرة)
1. النواة:
أ. النيوترونات:
ب. البروتونات:
المكون الثاني من مكونات الذرة هو البروتونات وهي جسيمات صغيرة الحجم توجد داخل النواة، وتمتلك شحنة موجبة. تزداد شحنة النواة كلما زادت عدد البروتونات بداخلها.
مجموع عدد البروتونات في الذرة يساوي العدد الذري لها، وهذه صفة ذرية. كما تشكل البروتونات نصف الكتلة الذرية (الوزن الذري) المتبقية. وبهذا يمكن أن نصل إلى أن:
1. العدد الذري: هو مجموع عدد البروتونات لذرة معينة.
2. العدد الكتلي (الوزن الذري): هو مجموع عدد النيوترونات والبروتونات لذرة معينة.
2. الإلكترونات:
هي جسيمات صغيرة جدا خاصة إذا قورنت بالجسيمات الموجودة داخل نواة الذرة، تمتلك شحنة سالبة. ولذلك يتم إهمال كتلتها عند حساب كتلة الذرة.
تدور الإلكترونات حول نواة الذرة في مدارات (مسارات) مختلفة تسمى "مستويات الطاقة" . يحافظ كل إلكترون الدوران على مساره ما لم يحصل على كمية معينة من الطاقة (فوتونات) أو يفقد تلك الكمية. وإذا حصل على الكمية الكافية ستنتقل إلى مستوى أعلى في الطاقة، أما إذا انتزع منه ستنتقل إلى مستوى أقل في الطاقة.
كتلة البروتون تساوي كتلة النيوترون تقريبا، بينما الإلكترون أصغر منهما بكثير. الجدول التالي يوضح كتل مكونات الذرة:
| الجسيم | الشحنة | الكتلة (كجم) |
|---|---|---|
| النيوترون | 0 | 1.675×10-27 |
| البروتون | +1 | 1.673×10-27 |
| الإلكترون | -1 | 9.109×10-31 |
هيكل الذرة
المقصود بهكل الذرة هنا هو الشكل الهندسي له. بالنظر إلى بعض الصور التوضيحية للذرة، وكذلك بعض المعلومات العامة؛ يبدو للمرء أن الذرة تشبه المجموعة الشمسية. لكن الصور الأكثر دقة للذرة وما نتاج عن التجارب من معلومات تظهر بنية مختلفة بعض الشيء. لذلك تابع المختصر عن النظريات الذرية التالي، لفهم شكل الذرة. والصورة التوضيحية أدناه لشكل ذرة الكربون.
اقرأ أيضًا: التوزيع الإلكتروني: فهم مستويات الطاقة الرئيسية والفرعية في الذرات.
ملخص النظريات الذرية
لقد مرت الذرة على مر التاريخ بكثير من المفاهيم والتوضيحات. بعضها خاطئة وبعضها ناقصة وبعضها قريبة إلى المفهوم الحديث للذرة. ففي عام 1807م قدم مدرس اللغة الإنجليزية جون دالتون نظرية أكثر تطورا من سابقاتها. وتشير إلى أن الذرة أصغر جزء من المادة يمكن أن يحدث تغييرا كيميائيا، ويحتوي العنصر على نوع واحد من الذرات.
من الأشياء التي ذكرها دالتون أيضا أن الذرات المختلفة تختلف عن بعضها في الخواص، وذكر تكوين المركبات ...إلخ. لكن وقتها الجسيمات الصغيرة مثل الإلكترونات وغيرها غير مكتشفة لذلك كان هيكل ذرة دالتون عبارة عن كرة مصمتة.
في عام 1903م اكتشف العالم الإنجليزي طومسون جسيمات أصغر من الذرة تمتلك شحنة سالبة. واقترح بأن شكل الذرة عبارة عن كرة موحدة موجبة الشحنة تتخللها الإلكترونات.
ومع الإضافة الكبيرة التي قدمها اكتشاف طومسون للإلكترونات إلا أن هناك أخطاء في تفسير الشكل الهندسي للذرة. وهذه الأخطاء أثبتها العالم رذرفورد خلال تجاربه عام 1904. والذي قال أن هناك شحنة موجبة مركزة في جزء صغير من الذرة والتي سماها بالنواة. هذا العالم حصل بهذا الانجاز على جائزة نوبل للكيمياء 1908م.
في عام 1911م اقترح بوهر وجود مدارات دائرية ثابتة حول النواة للإلكترونات. في النموذج الحديث للذرة تشغل الإلكترونات أماكن معينة (مدارات) في فضاء الذرة محددة بمستويات الطاقة[1].
النموذج الذري الحديث:
يمثل النموذج الذري الحديث ذرات تحتوي على نواة من البروتونات والنيوترونات وتدرج غامض أو سحابة تحيط به تحتوي على إلكترونات. يشار إلى هذا أحيانًا باسم نموذج السحابة. السبب في تمثيل الإلكترونات كسحابة هو أن سلوكها احتمالي (مبدأ عدم اليقين). وفقًا للتجارب التي أجراها علماء الفيزياء الذرية ، تتصرف الإلكترونات بطريقة تجعل من المستحيل قياس كل من موقعها وزخمها في وقت واحد. هذا السلوك يشبه الموجة[2].
