ما الجسيمات الموجودة في نواة الذرة

الجسيمات التي توجد داخل النواة

هي الإبترونات، النيوترونات، الإلكترونات

الذرة هي الوحدة الأساسية للمادة ، وتأتي كلمة atom من الكلمة اليونانية التي تعني غير قابلة للتجزئة ، أي أن الذرة غير قابلة للتجزئة ، وتشكلت الذرة بعد الانفجار العظيم قبل 13.7 مليار سنة و في الماضي ، أعتقد الناس أن الذرة هي أصغر شيء في الكون ولا يمكن تقسيمها حيث أظهرت الدراسات أن الذرة تتكون من ثلاثة جسيمات.

ومع ذلك، لا توجد جميع الجسيمات في النواة، والجسيمات هي البروتونات والنيوترونات والإلكترونات، وتنتشر هذه الجسيمات في مناطقين، الأولى في مركز الذرة وتسمى النواة وتتألف من البروتونات والنيوترونات، والمنطقة الثانية هي الإلكترون الخارجي الذي يحتوي على الإلكترونات، وعدد الإلكترونات التي تدور حول النواة في الذرة تدور في مدارات حول النواة، فما هي الجسيمات في النواة هم البروتونات والنيوترونات.

يتألف كل بروتون من ثلاثة كواركات “علوية” (ثلثي كل الكواركات موجبة الشحنة) وكوارك “سفلي” واحد (ثلث الشحنة السالبة)، وتسمى هذه الجزيئات “ذرات”، ويتم دمج الذرات الفرعية الأخرى معًا مع الغلونات، وهي ذات كتلة صفرية.

تتألف الذرات من نوى ذرية إيجابية الشحنة تحتوي على البروتونات والنيوترونات، وتحتوي أيضا على شحنة سالبة، وتدور هذه الشحنات السالبة حول النواة في مدارات تسمى الإلكترونات. ونظرا لوجود المدارات الإلكترونية، فإن تحديد حجم الذرة ليس أمرا سهلا بسبب عدم وجود حجم ثابت، حيث يتغير الحجم مع دوران الإلكترون حول الذرات التي تحتوي على بلورات صلبة. ويمكن قياس المسافة بين نواتين متجاورتين، وبالتالي يمكن تقدير الحجم التقريبي للذرة، والحجم هو “الفرا.

الجسيمات الموجودة في نواة الذرة وتحمل شحنة موجبة

هي البروتونات .

وهي جسيمات موجبة الشحنة تتواجد في نواة الذرة، وقد تبلغ كتلة البروتونات قرابة 99.86٪ من كتلة النيوترونات، لكل بروتون في مركز ذري في مكان محدد، وداخل مدار سيكون هناك إلكترون، يحمل البروتون شحنة موجبة (+) ويحمل الإلكترون شحنة سالبة (-)، وبالتالي فإن ذرات العناصر متعادلة، وكل الشحنات الموجبة تلغي كل الشحنات السالبة.

الجسيمات ذات الشحنة السالبة في الذرة هي

الإلكترونات .

وهي ما يتم شحنه سالباً، وهي تعتمد على خصائص الذرة على ترتيب هذه الجسيمات الاساسية، الإلكترونات أصغر داخل الكتلة قرابة 1800 مرة من البروتونات والنيوترونات، لذلك فهي لا تساهم بشكل ضخم داخل الكتلة الذرية للعنصر.

عدد البروتونات في نواة الذرة

البروتون هو جسيم مستقر يتواجد داخل النواة، وله شحنة موجبة متعادلة لشحنة الإلكترون السالبة والتي تساوي 1.6 × 10-19 كولوم، ويبلغ وزنه 1.672621637 × 10-27 كجم. من المقرر بشكل نظري أن الحد الأدنى لعمر النصف للبروتون هو 1035 سنة، ولكن هناك نظريات تشير إلى تفكك البروتونات وفقا للمبادئ الكيميائية. يتم تحديد عدد البروتونات في النواة بواسطة العدد الذري للعنصر، ولذلك فإن كلور العنصر له عدد ذري يساوي 17، وبالتالي فإن كل ذرة من عنصر الكلور تحتوي على 17 بروتونا.

مكونات الذرة هي

• البروتينات
• الإلكترونيات
• نيوترونات

الذرة هي وحدة البناء الأساسية للمادة والهيكل العنصري المحدد، حيث كان الإغريق في ذلك الوقت يعتقدون أن الذرة هي أصغر شيء في الكون ولا يمكن تجزئتها. ومع ذلك، نعلم الآن أن الذرة تتألف من ثلاثة أنواع من الجسيمات وهي البروتونات والنيوترونات والإلكترونات، ونعلم أيضا أنها تتألف من جسيمات أصغر مثل الكواركات.

وكما ذكرنا ، تشكلت الذرات بعد الانفجار العظيم قبل 13.7 مليار سنة فعندما يبدأ الكون شديد الحرارة والكثافة في التمدد ، حتى يصبح أكثر برودة ، ومن ثم تسمح الظروف بتكوين الكواركات والإلكترونات حيث تتجمع الكواركات معًا لتشكل البروتونات والنيوترونات ، ويتم دمج هذه الجسيمات في النواة وفقًا للمنظمة الأوروبية للأبحاث النووية (CERN) ، حدث كل هذا خلال الدقائق القليلة الأولى من ولادة الكون ومعا نتعرف على مكونات الذرة الأساسية :-

البروتينات : هي جسيمات مشحونة إيجابيا توجد في النواة، اكتشفها رذرفورد في تجاربه على أنبوب أشعة الكاثود التي أجريت بين عامي ١٩١١ و ١٩١٩، حيث تمثل البروتونات حوالي ٩٩.٨٦٪ من كتلة النيوترونات. وعدد البروتونات في الذرة مختلف لكل عنصر، على سبيل المثال، الكربون يحتوي على ستة بروتونات، والهيدروجين يحتوي على بروتون واحد، والأكسجين يحتوي على ثمانية. يتم تمثيل عدد البروتونات في الذرة بعدد ذرات العنصر، ويحدد عدد البروتونات أيضا السلوك الكيميائي للعنصر. ولزيادة العدد الذري، يتم ترتيب العناصر في الجدول الدوري للعناصر.

الإلكترونيات :  بالنسبة للبروتونات والنيوترونات، فإن الإلكترونات صغيرة جدا لدرجة أنها أصغر بمقدار أكثر من 1800 مرة من البروتونات أو النيوترونات، وفقا للبيانات المستخلصة من مختبرات جيفرسون، وتبلغ كتلة الإلكترونات حوالي 0.054٪ من كتلة النيوترونات.

وفقا للبيانات المقدمة من معهد تاريخ العلوم، اكتشف العالم الفيزيائي البريطاني جوزيف جون طومسون في عام 1897 أن الكائنات الصغيرة المعروفة بالإلكترونات كانت تسمى في الأصل “جسيمات”، وتحمل شحنة سالبة وتتجاذب مع البروتونات المشحونة إيجابا. تدور الإلكترونات حول النواة في مسار يعرف بـ “المدار”، وهذه الفكرة اقترحها العالم الفيزيائي النمساوي إروين شرودنغر في العشرينيات من القرن الماضي. واليوم، يشار إلى هذا النموذج بـ “النموذج الكمي” أو “نموذج السحابة الإلكترونية”، حيث يكون المدار الداخلي حول الذرة كرويا، بينما يكون المدار الخارجي أكثر تعقيدا.

يُعرف التكوين الإلكتروني للذرة بموضع الإلكترونات في الذرة النموذجية وفقًا للبيانات التي تم جمعها في مختبر لوس ألاموس الوطني، ويمكن للكيميائيين استخدام التكوين الإلكتروني والمبادئ الفيزيائية لتوقع الخصائص الذرية، مثل الاستقرار ونقطة الغليان والتوصيلية.

نيوترونات :  وفقا لجمعية الفيزياء الأمريكية، اقترح رذرفورد نظرية الوجود النيوتروني في عام 1920، واكتشفها تشادويك في عام 1932، حيث تم اكتشاف النيوترونات خلال التجربة حيث تم إطلاق الذرات على صفيحة رقيقة من البريليوم ولم تطلق الجسيمات الذرية أي شحنة نيوترونات.

يقول النص: “النيوترونات هي جسيمات غير مشحونة توجد في جميع النوى، باستثناء نواة الهيدروجين، وكتلة النيوترونات تكون أكبر قليلاً من كتلة البروتونات، وتتألف النيوترونات أيضًا من كوارك واحد علوي (ذو شحنة موجبة تبلغ 2/3) وكواركين سفليين (لكل منهما شحنة ثلثالسالبة).

تاريخ الذرة

يمكن تتبع نشأة النظرية الذرية إلى ما لا يقل عن 440 قبل الميلاد، عندما بنى الفيلسوف والعالم اليوناني (ديموقريطس) نظريته الذرية، وهو ما أشار إليه أندرو جي فان ميلسن في كتابه النظرية الذرية للذرات، ويشير البعض إلى أن ديموقريطس قد استند في نظريته إلى أعمال الفلاسفة السابقين (مطبعة جامعة دوكين، 1952).

يبدأ تفسير ديموقريطس للذرة بحجر يتم قطعه إلى نصفين، وإذا تم قطع الحجر بشكل مستمر، فسيتم الوصول إلى حجم حجر يكون صغيرا بما يكفي لعدم إمكانية قطعه مرة أخرى، ومن هنا يأتي مصطلح “الذرة” من الكلمة اليونانية التي تعني “غير قابل للتجزئة”، واستنتج دي كريتوس أن الذرة يجب ألا تكون نقطة الانقسام لأنها ليست شكلا من أشكال المادة

يشمل تفسيره الأفكار التالية: الذرات مستقلة بعضها عن بعض، وعددها لا يحصى، ويمكنها الحركة والاندماج لتشكيل المادة، ولكن لا يمكن دمجها في ذرة جديدة، بل يندمجون مع بعضهم البعض وفقا للكون. وعلى الرغم من أن معظم الفلاسفة في ذلك الوقت، بما في ذلك أرسطو، كانوا يعتقدون أن المادة تتألف من الأرض والهواء والنار والماء، فإن نظرية دي كريكيت الذرية تم تعليقها.

أشاد العديد من العلماء بالنموذج الذري، بما في ذلك نيلز بور (استنادا إلى نموذج رذرفورد الذي يعتمد على خصائص الإلكترونات في طيف الهيدروجين)، وإيرفينغ شرودنجر (الذي طور نموذجا كميا للذرة)، وفيرنر هايزنبرغ الذي يدعي بأنه من المستحيل معرفة سرعة الإلكترونات في نفس الوقت، وموراي جيل مان وجورج زويغ اللذين ساهما في تطوير نظرية البروتونات وفي فهم أن النيوترونات تتكون من الكواركات.

لاحظ العلماء أن عددا قليلا من جسيمات ألفا تنتشر بزوايا كبيرة بعيدا عن الاتجاه الأصلي للحركة، وتواجه معظم الجسيمات صعوبة في العبور من خلالها. تمكن رذرفورد من تقدير حجم نواة الذهب واكتشف أنها أصغر بمقدار 10000 مرة على الأقل من حجم الذرة بأكملها. تعتبر معظم الذرات فارغة، ويعتبر نموذج رذرفورد للذرة النموذج الأساسي المستخدم حاليا.