أين يتركز معظم حجم الذرة

ما الذي يشغل معظم حجم الذرة

تعتبر الذرة اللبنة الرئيسية في تكوين وبناء هيكل جميع المواد الموجودة بالكون، وهيكل تلك الذرات بالمقابل يقوم على تحديد الخصائص الكيميائية والفيزيائية للمادة، وتتركب الذرة من نواة شحنتها موجبة يحيط بها إلكترونات شحنتها سالبة، وأهم ما تتضمنه نواة الذرة من النيترونات متعادلة الشحنة، والبروتونات موجبة الشحنة.

تدور عدد من الإلكترونات حول نواة الذرة في مدارات مختلفة وعند نصف قطرات مختلفة. تتكون منطقة كثافة الإلكترونات المعروفة باسم سحابة الإلكترون وتشغل معظم مساحة الذرة بشكل عام. لا يمكن تحديد المساحة الفعلية التي يحتلها الإلكترون بدقة، ولكن من المتوقع أن حجم الإلكترون يقارب ما بين 95 إلى 99 في المائة من حجم الذرة.

ماهي الجسيمات الموجودة في نواة الذرة

الذرة تمثل الوحدة الرئيسية للمادة، وقد تكونت الذرات عقب الانفجار العظيم الذي قد حدث ما قبل ثلاث عشر وسبعمائة مليار عام؛ وكان هناك اعتقاد فيما سبق أن الذرات هي أصغر الأشياء الموجودة بالكون والتي لا يمكن تقسيمها؛ وقد أثبتت الأبحاث والدراسات أن الذرة مكونة من جسيمات ثلاثة ولكن ليست جميع الأجزاء الثلاثة تقع بنواة الذرة.

والجسيمات تلك هي الإلكترونات، النيوترونات، والبروتونات، وتلك الجسيمات تتوزع بمنطقتين، أولهما تقع بمركز الذرة وهي المعروفة بنواة الذرة والمكونة من النيوترونات والبروتونات، أما المنطقة الثانية تتواجد خارج الذرة والتي تشتمل على الإلكترونات إذ تدور تلك الإلكترونات بمدارات حول النواة، وعلى هذا فإن الجسيمات التي تتواجد بنواة الذرة هي النيوترونات والبروتونات.

تعريف الذرة

هناك العديد من التعريفات للذرة، وجميعها يتفقون على أنها أصغر شيء ممكن الحصول عليه من المادة عند تجزئتها، ومصطلح الذرة يعني في اللغة اليونانية الشيء غير القابل للتجزئة، أي أن الذرة لا تقبل التجزئة والتقسيم، وهي تحمل شحنة متعادلة؛ وعند تجزئة الذرة، تكتسب أجزاءها شحنة كهربائية، وتعتبر الذرة الأساس في الكيمياء، حيث تعرض خصائص المواد الكيميائية من خلالها، وهي المكون الرئيسي لجميع المواد الموجودة في الكون، وكل عنصر في الجدول الدوري له تركيب ذري فريد يميزه عن باقي العناصر، حيث لكل عنصر خصائص فيزيائية مميزة تعتمد على الكتلة الذرية

علم الذرة

تبين من خلال دراسة علم الذرة أن لها العديد من الخصائص، ومن أبرزها الخصائص التالية:

• العدد الذري: يتميز الذرة بعدد وحدات الشحنة الموجبة في النواة، ويتم تحديدها بعدد البروتونات، وهو ما يحدد الخصائص الكيميائية العامة للذرة.
• حجم الذرة: نظرا لحجم الإلكترونات والبروتونات والنيترونات في الذرة، فإن الغالبية العظمى من حجم الذرة هي مساحة فارغة. وحجوم ذرات العناصر تختلف بين بعضها البعض، وفي الواقع، حجم الذرة يبلغ 10 م × 10 م، مما يشير إلى أن حجم النواة صغير جدا مقارنة بحجم الذرة، مما يجعل من الممكن تشبيهها بحبة البازلاء.
• الكتلة الذرية والنظائر: هناك ارتباط وثيق بين كتلة الذرة وعدد النيترونات في النواة، وعدد النيترونات لا يؤثر على خصائص الذرة الكيميائية مثل البروتونات. فالعنصر يبقى كما هو حتى عندما يختلف عدد النيترونات. التغير في عدد النيترونات يؤدي إلى ظهور النظائر العنصرية، ومن خلاله يمكن استنتاج أن كتلة الذرة تتألف من جمع كتلة النواة من بروتونات ونيترونات بالإضافة إلى كتلة الإلكترونات.

تركيب الذرة

تتكون الذرة من عدة مكونات، وهي الأساس الذري، وتتضمن الآتي: وصف لأهم خصائص هذه المكونات

• نواة الذرة: توجد نواة الذرة في الداخل وتحتوي على معظم كتلة الذرة، وتتكون من البروتونات والنيوترونات التي يرمز إليها بالمجموع بـ النيوكلونات. وتتميز الإلكترونات بأنها أخف وزنا من البروتونات والنيوترونات وتدور حول النواة. ويتم تعريف عدد النيوترونات والبروتونات في الذرة بعدد النيوكليون أو العدد الكتلي.
• النيترونات: هي جسيمات موجودة في نواة الذرة، ولديها شحنة محايدة. تتشارك عدد البروتونات مع نواة الذرة ويكون عددها ثابتا دائما، ولكن عدد النيترونات قد يتغير قليلا. لذلك، في بعض الأحيان، يمكن أن يختلف الوزن الذري للعنصر من ذرة إلى أخرى، مما يؤدي إلى تكوين ما يعرف بنظير العنصر.
• البروتونات: هي جسيمات ذات شحنة موجبة توجد في نواة الذرة وتمتلك مع النيترونات معظم كتلة الذرة الكلية، ويتم تمثيل العدد الإجمالي للبروتونات في الذرة بالعدد الذري الثابت لتلك الذرة.
• الإلكترونات: الإلكترونات هي جسيمات سالبة الشحنة تدور حول نواة الذرة في مدارات أو مستويات الطاقة، وعددها يعتمد على عدد الإلكترونات الكلي في الذرة. كما أنها أخف وزنا بكثير من النيوترونات والبروتونات، حيث يبلغ وزنها النسبي 1/1836 من إجمالي كتلة البروتونات.

عالم الذرة

يعود تاريخ دراسة وتطوير مكونات الذرة والجسيمات الموجودة في نواة الذرة إلى النظريات التي وضعها العلماء، والتي تشمل الأمور التالية:

نظرية ديموقريطس

ترجع تلك النظرية الذرية إلى ما لا يقل عن أربعمائة وأربعون عاما قبل الميلاد، ومؤسسها هو العالم اليوناني الفيلسوف ديموقريطس. أسس ديموقريطس نظريته عن الذرات استنادا إلى نظريات سابقة من الفلاسفة القدماء. شمل شرح أفكاره الأمور التي تشير إلى وجود الذرات بشكل منفصل، وأن هناك عددا لا حصر له من الذرات، وأن الذرات قادرة على الحركة بحرية، بالإضافة إلى قدرتها على التجمع معا لتكوين المادة. وعلى الرغم من ذلك، فشل ديموقريطس في توضيح كيفية اندماج الذرات لتشكيل مادة جديدة. ونتيجة لاعتقاد الفلاسفة في ذلك الوقت بأن المادة تتكون من النار والهواء والأرض، تم استبعاد نظرية الذرات لديموقريطس.

نظرية جون دالتون

بنى العالم الكيميائي الإيطالي (جون دالتون) أفكاره ونظريته استنادا إلى أفكار الفيلسوف اليوناني ديموقريطس، وقدم نظريته في عام 1803 ميلادية. تضمنت نظريته العديد من الأفكار المستوحاة من نظرية ديموقريطس، بما في ذلك فكرة أن الذرات لا يمكن تقسيمها أو تدميرها، بالإضافة إلى بعض الأفكار الهامة مثل أن جميع ذرات عناصر ما تكون متطابقة دائما، وأن ذرات كل العناصر لها خصائص وأوزان تختلف عن ذرات أي عنصر آخر، وأن الذرات لا يمكن تدميرها أو تشكيلها، وأن المواد تتشكل عن طريق اتحاد الذرات بأعداد بسيطة وصحيحة.