استكشاف عالم الذرة: مكوناتها وخصائصها

جدول المحتويات

• ماهية الذرة
• أجزاء الذرة
• البروتونات: الشحنة الموجبة
• النيوترونات: الجسيمات المتعادلة
• الإلكترونات: الشحنة السالبة
• تصور الذرة
• صفات الذرات الرئيسية
• العدد الذري: هوية العنصر
• الكتلة الذرية: وزن الذرة
• المصادر

ماهية الذرة

تُعرف الذرة (بالإنجليزية: Atom) بأنها أصغر وحدة بنائية للمادة تحافظ على خواصها الكيميائية. هي جسيم متعادل كهربائياً، فإذا ما تم تقسيمها، فإن أجزائها ستحمل شحنات كهربائية. تُعتبر الذرة اللبنة الأساسية في علم الكيمياء، وأصغر جزء من المادة يُظهر خصائص كيميائية فريدة. [١]

تُشكل الذرات أساس جميع المواد في الكون، ويمتلك كل عنصر في الجدول الدوري تركيبه الذري الخاص والمميز. تختلف خواص كل عنصر فيزيائياً بناءً على كتلته الذرية، وقد مرّ فهمنا للذرة بمراحل تطورية عديدة حتى وصلنا لما نعرفه اليوم. [٢]

أجزاء الذرة

تتكون الذرة من ثلاثة جسيمات دون ذرية رئيسية: البروتونات، النيوترونات، والإلكترونات. يحدد عدد كل من هذه الجسيمات نوع العنصر.

البروتونات: الشحنة الموجبة

البروتون (بالإنجليزية: Proton) جسيم دون ذري يحمل شحنة موجبة مساوية لشحنة الإلكترون لكن معاكسة لها. من أبرز صفاته: [٣]

• كُتلته 1.67262×10^-27 كغ، وهي 1836 ضعف كتلة الإلكترون.
• عدد البروتونات يُحدد العدد الذري للعنصر، وترتيب هذا العنصر في الجدول الدوري.
• يتكون البروتون من كواركات (بالإنجليزية: Quarks)، وهو ليس جسيمًا أوليًا.

النيوترونات: الجسيمات المتعادلة

النيوترون (بالإنجليزية: Neutron) جسيم دون ذري متعادل الشحنة، يوجد في أنوية جميع العناصر ما عدا الهيدروجين العادي (الذي يحتوي على بروتون واحد فقط). خصائصه الرئيسية: [٤]

• لا يحمل شحنة كهربائية.
• كُتلته 1.67493×10^-27 كغ، وهي أكبر بقليل من كتلة البروتون، وتعادل 1839 ضعف كتلة الإلكترون.
• يُسمى البروتون والنيوترون معاً بالنيوكليونات (بالإنجليزية: Nucleons)؛ لأنهما يشكلان النواة، التي تحتوي على 99.9% من كتلة الذرة.
• يتكون النيوترون من كواركات، ويساهم في تماسك النواة عبر القوى النووية القوية.

الإلكترونات: الشحنة السالبة

الإلكترون (بالإنجليزية: Electron) جسيم دون ذري يحمل شحنة سالبة أساسية، وهو جسيم أولي. خصائصه: [٥]

• لا يحتوي على مكونات داخلية.
• أخف جسيم في الذرة.
• كُتلته 9.10938356×10^-31 كغ (لا تُحسب في كتلة الذرة نظرًا لصغرها).
• تدور الإلكترونات حول النواة في مستويات طاقة مختلفة، وإزاحتها تؤدي لتأين الذرة.
• تُصنف الإلكترونات ضمن الفيرميونات (بالإنجليزية: Fermions).

تصور الذرة

تتكون معظم المواد من جزيئات، ويمكن فصلها بسهولة نسبياً. تتكون الجزيئات من ذرات مرتبطة بروابط كيميائية، والتي يتطلب فصلها طاقة أكبر. تتكون الذرة من نواة وإلكترونات مرتبطة بقوة كهربائية، ويتطلب فصلها طاقة كبيرة.

تُعتبر الإلكترونات والنيوكليونات جسيمات دون ذرية مستقرة نسبياً، على عكس جسيمات أخرى قصيرة العمر. تُشكل هذه الجسيمات نماذج الذرة المتطورة نتيجة الاكتشافات العلمية المتلاحقة.

صفات الذرات الرئيسية

تتميز الذرات بخصائص تحدد سلوكها وطبيعتها، منها:

العدد الذري: هوية العنصر

العدد الذري (بالإنجليزية: Atomic Number) يمثل عدد البروتونات الموجبة في نواة الذرة، وهو أيضاً عدد الإلكترونات في الذرة المتعادلة. مثلاً: العدد الذري للكربون 6، واليورانيوم 92. يُعتبر العدد الذري أساساً لفهم التفاعلات الكيميائية. [١،٦]

الكتلة الذرية: وزن الذرة

يؤثر عدد النيوترونات في النواة على الكتلة الذرية (بالإنجليزية: Atomic Mass)، لكن ليس على الخواص الكيميائية. فمثلاً، ذرتا كربون، واحدة بـ6 نيوترونات والأخرى بـ8، ستمتلكان نفس الخواص الكيميائية لكن كتلتيهما تختلفان. العدد الكتلي هو مجموع عدد البروتونات والنيوترونات. [١،٦]

المصادر

[1] Sharon Bertsch McGrayne George F. Bertsch James Trefil,”Atom”،www.britannica.com, Retrieved 7-9-2018. Edited. [2] Bill Reynolds (13-3-2018),”What Are the Components of the Atomic Structure?”،sciencing.com, Retrieved 7-9-2018. Edited. [3] “Proton”,www.britannica.com, Retrieved 7-9-2018. Edited. [4] “Neutron”,www.britannica.com, Retrieved 7-9-2018. Edited. [5] “Electron”,www.britannica.com,13-7-2018، Retrieved 7-9-2018. Edited. [6] “Atomic number, atomic mass, and isotopes”,www.khanacademy.org, Retrieved 13-9-2018. Edited.