بحث عن تركيب الذرة وموقع كل جسيم فيها
بحث عن تركيب الذرة وموقع كل جسيم فيها، إن الذرة وتركيبها تعد واحدة من الأمور التي قد حظيت بدرجة كبيرة من الاهتمام والبحث من قبل عدد كبير من العلماء والباحثين، ذلك الأمر الذي أدى بهم إلى اكتشاف مزيد من المعلومات عن الذرة وتركيبها، فظهرت الكثير من فروع العلم الجديدة والتي تحمل نظريات خاصة بها.
محتويات المقال
مقدمة عن تركيب الذرة وموقع كل جسم فيها
يعتبر الذرة هي الجزء الأصغر في تكوين الأجسام، حيث تعتبر الذرات هي المكون الرئيسي لكل المواد التي توجد في الكون، فكل عنصر من العناصر التي توجد في الجدول الدوري له التركيب الذري الخاص به و الفريد والمختلف عن باقي العناصر الأخرى.
شاهد أيضًا: موضوع عن أول عنصر في الجدول الدوري في الكيمياء
ما هي الذرة؟
- تعرف الذرة على أنها شيء متناهي الصغر وتعتبر أصغر شيء يمكن الوصول إليه في المادة عند القيام بتجزئتها، والذرة ليست موجبة الشحنة ولا سالبة الشحنة ولكنها تحمل شحنة متعادلة.
- وفي حالة القيام بتجزئة الذرة، فإن كل جزء من الذرة سيكون له شحنة كهربائية مختلفة، والذرة أيضًا هي بمثابة حجر الأساس في علم الكيمياء، وهي تمثل أصغر جزء في المادة يمكن من خلالها التعرف على الخصائص الكيميائية.
- حيث يتمتع كل عنصر بمجموعة من الخصائص الفيزيائية التي تميزه عن غيره من العناصر، حيث يتم تمييز كل عنصر من خلال كتلته الذرية.
مكونات الذرة
- في حالة التدقيق بشدة في الذرة نفسها، فإنه يكون بمقدورنا أن نتعرف على مكونات الذرة، فهي عبارة عن مجموعة من البروتونات ذات الشحنة الموجبة، وعدد من النيوترونات ذات الشحنة المتعادلة، بالإضافة إلى عدد من الإلكترونات ذات الشحنة السالبة، ونوع العنصر هو الذي يقوم بتحديد عدد كل منهم.
- وبصورة عامة، فإن أغلب ما يوجد في جسم الذرة هو عبارة عن فراغ تتواجد فيه سحب من الإلكترونات، والتي تقوم بالدوران حول مساحة صغير جدا في حالة مقارنتها بالحجم الكامل للذرة.
- وهذه المساحة تعرف بالنواة، وهي بدورها من تشتمل على كل من البروتونات والنيوترونات، ولذلك فإن النواة الموجودة داخل الذرة ذات شحنة موجبة.
- والجدير بالذكر أن كتلة الإلكترون تكون أقل من كتلة النواة، حيث يعتبر الإلكترون أخف الجسيمات التي توجد في الطبيعة، وبما أن النواة ذات الشحنة الموجبة، والإلكترونات التي يقوم بالدوران حولها ذات الشحنة السالبة.
- فهذا يدل على تواجد قوة كهربائية متبادلة ما بين كل من النواة والإلكترونات، حيث تعمل هذه القوة على جذب الإلكترونات نحو اتجاه النواة، والمكونات التي تتكون منها الذرة تكون كما يلي:
البروتون
- إن البروتون هو عبارة أحد الجسيمات دون الذرية، حيث يمتلك شحنة موجبة تمثل نفس مقدار الشحنة السالبة للإلكترون، وتصل كتلة البروتون إلى حوالي 1.67262×10-27 كيلو جرام، وهي تمثل تقريبًا 1836 ضعف كتلة الإلكترون.
- عدد البروتونات هو أيضًا عبارة عن العدد الذي من خلاله يمكن معرفة العدد الذري الخاص بكل عنصر، وذلك لأن العدد الذري يساوي عدد البروتونات الموجودة داخل نواة كل عنصر.
- ومن خلال عدد البروتونات أو العدد الذري يتم تحديد ترتيب كل عنصر في الجدول الدوري، وقد ظهر اعتقاد وظل موجود حتى وفترة طويلة ومتأخرة من الزمن في القرن العشرين.
- وكان هذا الاعتقاد يقول إن البروتون بمثابة جسيم أولي، وذلك يعني أنه جسيم فارغ من الداخل لا يوجد به شيء، وكما ولا يمكن القيام بتجزئة وتقسيمه.
- قام العلماء المتخصصون في مجال فيزياء الجسيمات الأولية بالبحث والكشف عن هوية البروتون وتركيبه، وقد تم تصنيف ووضع البروتونات ضمن الباريونات.
- ومن المعروف عن الباريونات أنها عبارة عن جسيمات تتألف بصورة أساسية من عدد ثلاث جسيمات أولية كانت تعرف وتسمى بالكواركات.
النيوترونات
- إن النيوترون هو الآخر عبارة عن أحد الجسيمات دون الذرية التي تتواجد داخل نواة كل عنصر من عناصر الجدول الدوري ما عدا عنصر وحيد لا تحتوي نواته على نيوترونات ألا وهو عنصر الهيدروجين العادي، حيث تحتوي نواة عنصر الهيدروجين العادي فقط على عدد بروتون واحد.
- والنيوترونات المكون الموجود داخل نواة الذرة ولا يمتلك شحنة كهربائية، وتصل كتلة النيوترون حوالي 1.67493×10-27 كيلو جرام، وهذا يدل على أن النيوترون يكون أثقل من البروتون بنسبة قليلة، وكتلة النيوترون تعادل ضعف كتلة الإلكترون بـ حوالي 1839 مرة.
- تم تعريف كل من البروتونات والنيوترونات باسم النيوكليونات، وذلك يعود إلى وجودهم وبقائهم في المساحة الضيقة والكثيفة والتي تمثل نسبة حوالي 99.9% من إجمالي الكتلة الخاصة بالذرة والتي تعرف بالنواة.
- كما هو الحال بالنسبة للبروتون، فإن النيوترون مثل البروتون كان يوجد اعتقاد بشأنه هو الأخر وكان يشير هذا الاعتقاد أن النيوترون واحد من الجسيمات الأولية.
- وظل هذا الاعتقاد موجود حتى قام العلماء المتخصصون في مجال فيزياء الجسيمات بإنهائه في فترة نهاية القرن الماضي، فإن النيوترونات شأنها شأن البروتونات تعتبر من مجموعة الباريونات التي تشتمل على عدد ثلاثة كواركات.
- ومن الجدير بالذكر أيضًا أن الشيء الذي يعمل على المحافظة على بقاء النواة متماسكة على الرغم من أنه لا توجد داخلها جسيمات تحمل شحنة سالبة.
- بل يوجد داخلها فقط جسيمات تحمل شحنة موجبة وشحنة متعادلة، وذلك الشيء هو القوى النووية التي تكون على درجة عالية من القوية، حيث تفوق وتتخطى القوة الناتجة عن تنافر البروتونات ذات الشحنة الموجبة مع بعضها البعض، وتعمل على المحافظة على تماسك وقوة النواة.
شاهد أيضًا: بحث عن المادة وخواصها
الإلكترونيات
- إن الإلكترونات يعتبر واحد من الجسيمات دون الذرية، والإلكترونات هي التي تمثل الشحنة السالبة الرئيسية في الذرة، تعتبر هي الأخرى واحدة من الجسيمات الأولية.
- لا يوجد داخل الإلكترونات أي مكونات، وبالتالي لا يمكن القيام بتقسيم وتجزئة الإلكترونات، ومن المعروف عن الإلكترونات أنها أخف مكون موجود داخل الذرة.
- وتصل كتلة الإلكترون إلى حوالي 9.10938356×10-31 كيلو جرام، وهذه الكتلة لا يتم التطرق إلى احتسابها عند القيام بحساب الكتلة الكلية بالذرة، وذلك يرجع إلى صغرها الشديد.
- قد تم اكتشاف الإلكترونات عن طريق العالم طومسون، وذلك بالصدفة عندما كان يقوم بكشف ودراسة أشعة المهبط، ولكن هذا الاكتشاف الرائع قد كانت له مساعدة ومساهمة كبيرة جدًا في التعرف بشكل جيد على التركيب الذري وفهمه بدرجة كبيرة.
- ومكان تواجد الإلكترونات يكون حول النواة في الذرة، وتكون الإلكترونات مقسمة في مجموعة المستويات المختلفة للطاقة، وفي حالة القيام بنزع أحد الإلكترونات من مداره الخاص حول نواة، فتكون الذرة في هذه الحالة متأينة، ويطلق عليها في هذه الحالة أونا.
- ومن الممكن أن تتواجد الإلكترونات بصورة حرة جنبا إلى جنب مع الأيونات، وذلك في حالة المادة التي تعرف بالبلازما.
- وفي تقسيم العلماء المتخصصون في مجال فيزياء الجسيمات الأولية، قاموا بوضع الإلكترونات ضمن قائمة الفرميونات، ويتم وصف سلوكها من خلال إحصاء فيرمي ديراك.
النموذج الذري
- إن أغلب المواد تتكون من جزيئات، وطريقة فصل هذه الجزيئات عن بعضها البعض تكون سهلة بعض الشيء، والجزيئات هي الأخرى تتكون من مجموعة من الذرات التي ترتبط ببعضها بعدد من الروابط الكيميائية، وطريقة فصل الذرات عن بعضها البعض تكون صعبة بعض الشيء.
- وكل ذرة تتكون من مجموعة من الإلكترونات وايضًا نواة يربطهما معًا قوة كهربية، وللقيام بفصل القوة الكهربية ما بين الإلكترونات والنواة، لابد من اكتساب الإلكترونات كمية كبيرة من الطاقة، وذلك حتى يكون بمقدورها أن تفلت وتخرج من المدارات الخاصة بها.
- تعتبر كل من الإلكترونات والنيوكليونات التي تطلق على البروتونات والنيترونات مع، جسيمات صغيرة جدًا جدًا ولكنها تتميز بكونها طويلة العمر بنسبة كبيرة.
- أي أن اضمحلالها يأخذ وقتاً طويلاً نسبياً على عكس الجسيمات دون الذرية الأخرى، إذ يتطلب الحصول عليها طاقة عالية جداً وما تلبث إلا فترةً قصيرةً حتى تضمحلّ إلى جسيمات أخرى أكثر استقراراً.
الخصائص الرئيسية للذرة
هناك الكثير من الخصائص والعوامل المهمة والضرورية لأي ذرة، وبدورها هي من تقوم وتعمل على تحديد سلوك وصفات وطريقة تفاعل كل ذرة، ومن أهم هذه العوامل والخصائص ما يلي:
العدد الذري
- إن العدد الذري يعتبر واحد من أهم الخصائص التي تتمتع بها الذري، والعدد الذري لأي ذرة هو من يحمل عدد الشحنات الموجبة التي توجد داخل النواة، أي يمثل العدد الذري عدد البروتونات.
- وهو أيضًا يمثل عدد الإلكترونات التي توجد في الذرة في الحالة المتعادلة، ومن الأمثلة على ذلك العدد الذري الخاص بذرة البوتاسيوم والذي يكون 19.
- بينما العدد الذري الخاص بعنصر الحديد يكون 26، وبما أن عدد الإلكترونات لديه تأثير على مسار التفاعلات الكيميائية، فإن العدد الذري ضروري ومهم جدًا عند التطرق عن التفاعلات الكيميائية.
الكتلة الذرية
- إن عدد النيوترونات التي توجد في النواة لديه تأثير على كتلة الذرة، لكنه لا يوجد له تأثير على الخصائص الكيميائية لها، ومن الأمثلة على ذلك مثلًا ذرة الكربون التي تشتمل على 6 بروتونات وتشتمل أيضًا على 6 نيوترونات.
- تتمتع بنفس الخصائص الكيميائية التي يمتلكها أيضًا نظير الكربون الذي يشتمل على عدد 6 بروتونات ويشتمل على عدد 8 نيوترونات.
- ولكن يظهر الفرق بينهم في عدد الكتلة الذرية لكل منهم، بينما يتمثل العدد الكتلي الخاص بكل ذرة في حاصل مجموع عدد كل من البروتونات والنيوترونات.
شاهد أيضًا: بحث عن مصادر الطاقة
خاتمة عن تركيب الذرة وموقع كل جسيم فيها
إن الذرة ومكوناتها من أهم الاكتشافات التي حدثت في العلم، ومن خلالها توصل العلماء والباحثين لحل كثير من التساؤلات التي كانت تدور في أذهانهم، وما زال العلماء في بحث مستمر حول النواة الموجودة في الذرة، وتستخدم الذرة ومكوناتها في عمل الكثير من الأشياء والاستخدامات العلمية.