مقدمة حول الذرة
تعتبر الذرة الوحدة الأساسية التي يتكون منها العنصر الكيميائي، وهي صغيرة جداً بحيث لا يمكن رؤيتها بالعين المجردة. يتم التعرف عليها من خلال الحفاظ على الخصائص الكيميائية للعنصر المحدد. كلمة “ذرة” مشتقة من الكلمة اليونانية “أتوموس” التي تعني “غير قابل للانقسام”، حيث كان يُعتقد سابقًا أنها أصغر شيء في الوجود. تتألف الذرة من سحابة من الإلكترونات ذات الشحنة السالبة تدور حول نواة مركزية صغيرة موجبة الشحنة. تحتوي النواة على نيوترونات متعادلة وبروتونات موجبة الشحنة.
بنية الذرة الداخلية
تتكون الذرة من جسيمات أصغر تسمى الجسيمات دون الذرية. هذه الجسيمات تشمل:
- البروتونات والنيوترونات: تتواجد داخل نواة الذرة. البروتونات والنيوترونات تتكونان من جسيمات أصغر تسمى الكواركات. عدد البروتونات في نواة الذرة يحدد العدد الذري للعنصر. بينما يحدد عدد النيوترونات نظائر العنصر. البروتونات والنيوترونات لهما نفس الكتلة تقريبًا، ويساوي العدد الكتلي للعنصر مجموع عدد البروتونات والنيوترونات، وهذا المجموع يعكس الكتلة الذرية. نصف قطر النواة صغير جدًا، ويقدر بالفيمتومترات، والمسافة بين الجسيمات النووية صغيرة جدًا، مما يؤدي إلى وجود قوة تجاذب قوية بينها.
- الإلكترونات: أصغر بكثير من البروتونات والنيوترونات. تبلغ كتلة الإلكترون حوالي 9.11 × 10-31 كيلوجرام. تدور الإلكترونات حول النواة في مدارات محددة.
الصفات المميزة للذرة
تختلف ذرات العناصر عن بعضها البعض في عدة خصائص رئيسية:
- العدد الذري: على الرغم من أن جميع الذرات تتكون من نفس الجسيمات، إلا أنها تختلف في عدد هذه الجسيمات. لا يمكن أن تتساوى ذرات أي عنصرين مختلفين في عدد الإلكترونات أو البروتونات. العدد الذري هو بمثابة الهوية المميزة للعنصر.
- العدد الكتلي: يتعلق بالنواة ومكوناتها التي تؤثر بشكل كبير في كتلة الذرة. لا ترتبط كتلة الإلكترون بالعدد الكتلي بسبب صغرها الشديد. العدد الكتلي هو مجموع عدد البروتونات وعدد النيوترونات في الذرة.
علماء بارزون في دراسة الذرة
ساهم العديد من العلماء في فهمنا للذرة وتكوينها. من بين هؤلاء العلماء:
- جون دالتون
- مايكل فاراداي
جون دالتون وإسهاماته
جون دالتون هو صاحب النظرية الذرية التي تعتمد على قوانين النسب الثابتة وقانون حفظ الكتلة. تعتمد نظريته على عدة استنتاجات مباشرة، وهي أن المادة تتكون من جسيمات صغيرة غير قابلة للتجزئة تسمى الذرات. وذكر أيضًا أن ذرات العنصر الواحد متشابهة في الخواص، وتختلف خواصها باختلاف العناصر. يرى دالتون أن التفاعل الكيميائي يحدث عندما تتغير مواقع الذرات وتتحول من ترتيب إلى ترتيب آخر. كما وضع دالتون مفهوم الأوزان الذرية النسبية للعناصر الكيميائية.
مايكل فاراداي وتجاربه
مايكل فاراداي هو عالم إنجليزي ولد في عام 1791. اهتم بمجالات الكهرومغناطيسية والكيمياء الكهربائية. اكتشف فاراداي نظرية الحث الكهرومغناطيسي والنفاذية المغناطيسية، بالإضافة إلى قوانين التحليل الكهربائي. ومن أقواله المشهورة: “إن المغناطيسية تؤثر على الأشعة الضوئية”.
حقائق ومعلومات عامة حول الذرات
هناك أنواع رئيسية للروابط الذرية:
- الرابطة الفلزية
- الرابطة التناسقية
- الرابطة الهيدروجينية
- الرابطة الأيونية
- الرابطة التساهمية
تدخل الذرة في العديد من الصناعات الهامة، مثل الصناعات النووية، والصناعات الكيميائية، وعلم المواد الصناعية، والصناعات الفيزيائية.
