خصائص الذَّرة

بواسطة: - آخر تحديث: ١٧:٥٥ ، ٢١ يونيو ٢٠٢٠
خصائص الذَّرة

الذَّرة

تعرف الذرة بأنها أصغر جزء في المادة، وتحتوي على جميع العناصر الكيميائية التي لا تُرى بالعين المجردة، وهي لبنة البناء الأساسية في المادة، وتتكون الذرة من جزأين؛ الجزء الأول هو النّواة وتقع في مركز الذرة، والتي تحتوي على جسيمات موجبة الشحنة تسمى البروتونات، وجسيمات غير مشحونة تسمى النيوترونات، أمّا قسم الذرة الآخر والأكبر يكون على هيئة سحابة من الإلكترونات سالبة الشحنة تدور حول النواة، إذ يعد التجاذب بين الشحنات السالبة والموجبة هو أساس ترابط الذرة، وتتحدد العناصر المختلفة من خلال عدد البروتونات الموجودة في نواة ذرته، بينما تساعد الإلكترونات المحيطة بالنواة على تحديد التفاعلات التي ستقوم بها الذرة.[١]


خصائص الذَّرة

تُحدد خصائص الذرة بخاصيتين، هما:[٢]

  • العدد الذريّ: يعرف أيضًا باسم الرقم الذريّ، ويقصد به عدد البروتونات المتواجدة داخل نواة الذَّرة، ويكون عدد الإلكترونات مساوٍ لعدد البروتونات أي مساوٍ للعدد الذري في حال كانت الذَّرة متعادلة الشحنة، كما يمثّل العدد الذريّ عدد العناصر المتواجدة في جدول مندليف الدوري، والعدد الذريّ يساوي واحد للهيدروجين؛ أي تضم نواته بروتون واحد.
  • الكتلة الذريّة: يقصد بها مجموع النيوترونات والبروتونات الموجودة في نواة الذرة، وتمتاز هذه الكتلة بأنّها صغيرة جدًا مقارنة مع أجزاء الذرة لدرجة يُتغاضى عنها عند التوجه لحساب الكتلة، وتجدر الإشارة بأن العدد الإجمالي للبروتونات والنيترونات الموجودة داخل الذرة هو الذي يحدد حجم الكتلة الذرية، وتختلف الكتلة الذرية من عنصر إلى آخر، وتُقاس الكتلة الذرية بوحدة الكتل الذرية والتي تساوي حوالي 1.66 × 10-24.
  • القوى النووية للذرة: تتميز جميع القوى الموجودة في نواة الذرة بأنها قوى تنافر؛ وذلك لأن البروتونات المكونة لها تتنافر مع بعضها البعض نظرًا لشحنتها الموجبة، إلا أن تلك القوة ليست المسؤولة عن تماسك نواة الذرة، إذ توجد قوى تجاذب تنشأ إما بين بورتونين أو نيوترونين أو بين بروتون ونيوترون، وتلك القوى أقوى من قوى التنافر بين البروتونات، وبالتالي تحافظ على ترابط النواة.[٣]


مكونات الذَّرة

تتكون الذرة من عدة مكونات أساسية، وهي كما يلي:[٤]

  • النواة: وهي الجزء الداخلي من الذرة وفيه تتركز غالبية كتلة الذرة، وتحتوي داخلها على بروتونات و نيوترونات.
  • البروتونات والنيوترونات: تمتلك نفس الكتلة تقريبًا وهي حوالي 1.67 × 10-24، وهو ما يعرف لدى العلماء أنها وحدة كتلة ذرية واحدة، وتتميز البروتونات بشحنتها الموجبة، أما النيوترونات فهي جسيمات غير مشحونة، وكلاهما يتواجد داخل نواة الذرة.
  • الإلكترونات: وهي جزيئات صغيرة ذات شحنة سالبة وذات كتلة أصغر بكثير من كلّ من البروتونات والنيوترونات، فكتلة الإلكترون تبلغ 1/1800 من كتلة البروتون، إذ لا تسهم كثيرًا في وزن الكتلة الذرية، ومن المعتاد تجاهل كتلة أيّ إلكترون عند الحساب والتركيز على عدد البروتونات والنيوترونات وحدها، كما تتميز بأنها متحركة غير ثابتة، فتبقى في حالة دوران حول نواة الذرة في سلسلة من المدارات المختلفة في البعد عن النواة.


أبرز علماء الذَّرة

وفيما يأتي بعض العلماء الذين تخصصوا في مجال دراسة الذرة:

  • العالم الدنماركي نيلز هنريك بور: ولد نيلز بور في عام 1885م، وهو فيزيائي ساهم كثيرًا في صياغة نماذج من أجل فهم البنية الذريّة، بالإضافة إلى اهتمامه في ميكانيكا الكم، وفي عام 1913م كشف عن نظريته بناء الذَّرة، ونشر بحثًا يحمل اسم (تكوين الذَّرة والجسيمات في المجلة الفلسفية)، وفي عام 1920م افتتح معهد الفيزياء النظريّة وعُيّن فيه مديرًا، وفي عام 1922م نال جائزة نوبل في الفيزياء.[٥]
  • العالم البريطاني جون دالتون: ولد في عام 1766م، وهو كيميائي صاحب النظريّة الذريّة التي تعتمد على قوانين النسب الثابتة وبقاء الكتلة والمشتقة من العديد من الاستنتاجات المباشرة، وله العديد من الإنجازات كمحاضرات في عمى الألوان، وادّعائه بأن ذرات العناصر المختلفة تختلف في الحجم والكتلة، وكان هذا الادعاء هو السمة الرئيسية وأساس النظرية الذرية، وتجدر الإشارة إلى أن دالتون قد درّس الكيمياء لعدة سنوات، إلا أنه لم يجرِ أبحاثًا فعلية في هذا المجال.[٦]
  • العالم الإنجليزي مايكل فاراداي: ولد في عام 1791م، وقد اهتم كثيرًا في العديد من المجالات مثل: مجال الكهرومغناطيسي والمجال الكهروكيميائي، لكن محاولته الأولى كانت في المجال الكهرومغناطيسي، فكان أول من أنتج تيارًا في المجال المغناطيسي، واخترع أول محرك كهربائي وديناميكي، كما أظهر العلالقة بين الترابط الكهربائي والكيميائي، واكتشف تأثير المغناطيس على الضوء.[٧]


أبرز الدراسات حول الذَّرة

فيما يأتي أبرز الدراسات المتعلقة بالذرة:

  • نظرية دالتون: من أوائل الدراسات التي وُضِعت حول الذرة كانت نظرية دالتون، والتي تضمنت مجموعةً من الفرضيات اعتمد فيها على قانون حفظ الكتلة وقانون التكوين الثابت، أبرزها أنّ الذرة هي المُكوّن الأساسي لجميع المواد، وهي غير قابلة للانقسام، كما تتشابه ذرات العنصر الواحد بالشكل والحجم والكتلة، في حين تختلف الذرات في هذه الخصائص بين كلّ عنصر وآخر، وجاءت الفرضية الأهم والتي بينت أنّ عمليات التفاعل الكيميائي ما هي إلا عملية إعادة لترتيب مواقع الذرات وارتباطها دون العبث في صفاتها وخصائصها الأساسية أو تغييرها.[٨]
  • نظرية رذرفورد: تعمقت هذه النظرية في علم الذرة بالمقارنة مع نظرية دالتون، فوضعت العديد من الفرضيات، أبرزها؛ أنّ الذرة الواحدة تحتوي على نواة تتمركز في قلبها، وأنّ الإلكترونات تدور حول هذه النواة، وأنّ معظم حجم الذرة ما هو إلا فراغ، وأنّ شُحنة النواة الداخلية للذرة هي موجبة، وأنّ مُعظم كتلة الذرة تتمركز فيها.[٩]


معلومات عامة عن الذَّرة

كل شيء في الحياة مكوّنه الأساسي هو الذرة، وفيما يلي بعض المعلومات عنها:[١٠]

  • يوجد أكثر من 100 نوع مختلف من الذرات، وحوالي 92 منهم يتكون بصورة طبيعية، في حين تُصنّع بقية الأنواع في المختبرات.
  • أول ذرة صنعها الإنسان كانت "التكنيتيوم"، واحتوت على 43 بروتون.
  • يمكن تصنيع ذرات جديدة بإضافة المزيد من البروتونات إلى نواة الذرة.
  • كلمة "ذرة" تأتي من كلمة يونانية معناها "غير قابلة للانقسام"، والذي وضعه الفيلسوف اليوناني ديموقريطوس في القرن الخامس قبل الميلاد، والذي اعتقد بأن المادة تتكون من جزيئات لا يمكن تجزئتها لأقسام أصغر.
  • تعد الذرات هي اللبنات الأساسية للعناصر، ويمكن للانشطار النووي أن يقسّم الذرات إلى ذرات أصغر.
  • يبلغ حجم أكبر ذرة والمعروفة باسم "سيزيوم" تسعة أضعاف أصغر ذرة والمعروفة باسم "هيليوم".
  • تعد ذرة الهيدروجين هي الذرة الأكثر تواجدًا على مجرة درب التبانة، إذ تبلغ نسبة تقدر بحوالي 74% من ذرات هذه المجرة.
  • يمتلك جسم الإنسان حوالي 7 مليار ذرة، ويستبدل حوالي 98% منها في كلّ عام.


المراجع

  1. "Matter, elements, and atoms", khanacademy, Retrieved 4-3-2020. Edited.
  2. "What is Atom – Properties of Atoms", nuclear-power, Retrieved 8-3-2020. Edited.
  3. "ِATOMIC PROPERITIES", brooklyn, Retrieved 8-3-2020. Edited.
  4. "The Structure of the Atom", lumenlearning, Retrieved 4-3-2020. Edited.
  5. "Niels Bohr", britannica, Retrieved 4-3-2020. Edited.
  6. "John Dalton", britannica, Retrieved 4-3-2020. Edited.
  7. "Michael Faraday", britannica, Retrieved 4-3-2020. Edited.
  8. "Dalton's atomic theory", khanacademy, Retrieved 4-3-2020. Edited.
  9. "Rutherford model", britannica, Retrieved 4-3-2020. Edited.
  10. "10 Interesting Facts About Atoms", thoughtco, Retrieved 4-3-2020. Edited.