العلاقة بين نظرية دالتون للذرة وقانون حفظ الكتلة

من المدهش التفكير في كيفية تطور الحياة على هذا الكوكب منذ وجودنا، فقد كان العقل البشري فضوليا لفهم الطبيعة وهو الأساس لجميع الاختراعات. وكانت هناك عدة نظريات للتنبؤ بالتطور، وإحدى هذه النظريات هي نظرية دالتون الذرية.

نظرية دالتون الذرية

تعد المادة واحدة من أهم موضوعات البحث لعشاق العلوم، إذ حاول العلماء والفلاسفة دائماً تبسيط الأمور وفهم الجزيئات الأساسية التي تصنع المادة وخصائصها وهيكلها وغيرها، وأدى ذلك إلى صياغة العديد من النظريات الذرية.

ديموقريطس كان أول رجل يقترح أن المادة تتكون من جزيئات صغيرة، وسماها هذه الجزيئات `ذرة`، وكانت هذه الذرة تعني عدم القابلية للتجزئة. كانت نظرية الذرة لديموقريطس، وبسبب عدم توفر التكنولوجيا في ذلك الوقت، كان لدى العلماء معرفة محدودة جدا بهذه النظرية.

– بعد ما يقرب من ألفي عام ، تم تجسيد الأعمال في مجال التبسيط من قبل العالم ، جون دالتون في عام 1808 ، افترض جون دالتون نظرية دالتون الذرية الشهيرة ، و نشر هذه النظرية في ورقة بعنوان “فلسفة كيميائية جديدة” ؛ في الواقع كانت الفلسفة جديدة لتلك الحقبة ، دعونا الآن نلقي نظرة على مسلمات هذه النظرية.

مسلمات نظرية دالتون الذرية و الكتلة

تتألف هذه المادة من جزيئات غير قابلة للتجزئة تسمى الذرات.
تتمتع جميع ذرات عنصر محدد بنفس الخصائص، بما في ذلك الكتلة، ويمكن الإشارة إلى هذا الأمر لأن جميع ذرات العنصر لديها كتلة متطابقة، بينما تختلف كتل العناصر المختلفة.

تتحد الذرات العناصر المختلفة بنسب ثابتة لتشكيل مركبات.
– لا يتم إنشاء الذرات أو تدميرها ، هذا يعني أنه خلال التفاعلات الكيميائية ، لا يتم إنشاء ذرات أو تدميرها.

يؤدي تكوين منتجات جديدة (مركبات) إلى إعادة ترتيب الذرات الموجودة (المواد المتفاعلة).
– ذرات عنصر ما متطابقة في الكتلة والحجم والعديد من الخواص الكيميائية أو الفيزيائية الأخرى ، لكن ذرات العناصر المختلفة تختلف في الكتلة والحجم والعديد من الخصائص الكيميائية أو الفيزيائية الأخرى.

عيوب نظرية دالتون الذرية للمادة

ثبت أن الذرة ليست مجزأة، ويمكن تقسيم الذرة إلى الإلكترونات والبروتونات والنيوترونات، ولكن يجب تذكير بأن الذرة هي أصغر جسيم يشارك في التفاعلات الكيميائية.

تنص نظرية دالتون الذرية على أن ذرات عنصر ما متطابقة في الكتلة والحجم والعديد من الخصائص الكيميائية أو الفيزيائية الأخرى، ولكن في الواقع، تختلف ذرات العديد من العناصر في كثافتها وكتلتها. وتسمى هذه الذرات المختلفة في الكتلة بالنظائر. على سبيل المثال، يحتوي الكلور على نظيرين بأعداد كتلتي 35 و37.

– أيضًا وفقًا لنظرية دالتون الذرية ، تختلف ذرات عنصرين مختلفين في الكتلة والحجم والعديد من الخصائص الكيميائية أو الفيزيائية الأخرى ، ومع ذلك هذا غير صحيح لجميع الحالات ، على سبيل المثال ، ذرات الأرجون (Ar) والكالسيوم (Ca) ، لكل منهما كتلة ذرية تبلغ 40 amu ، هذه الذرات مع كتل ذرية مماثلة هي isobars.

وفقا لفرضية دالتون الذرية، عندما يتم اتحاد ذرات العناصر المختلفة (الذرات التي تنتمي إلى عنصرين أو أكثر) بنسبة أعداد صحيحة بسيطة، يتم الحصول على مركبات كيميائية، ولكن هذا لا ينطبق على المركبات العضوية المعقدة.

تفشل نظرية دالتون الذرية في تفسير وجود التآثرات، وهذا يعني أن نظرية دالتون الذرية تفشل في تفسير الاختلافات في خصائص الفحم والجرافيت والماس (الألوتروبات للكربون).

– اقترحت نظرية دالتون الذرية أيضًا أن الذرة هي أصغر جزء في المادة و يمكن أن يشارك في تفاعل كيميائي. تظل بعض افتراضات هذه النظرية صالحة حتى في الأفكار الكيميائية الحديثة اليوم. نموذج التركيب الذري الذي اقترحه بالفعل يثبت أنه حجر مهم في الكيمياء. إنها تشكل الأساس للنظريات الذرية الحديثة وميكانيكا الكم.

قانون حفظ الكتلة

وفقًا لقانون حفظ الكتلة، فإن الذرات لا يمكن إنشاؤها أو تدميرها في تفاعل كيميائي، وهذا يعني أن كمية العناصر تبقى ثابتة عند بداية التفاعل وعند الانتهاء منه عندما يتشكل المنتج. ونستخدم دائمًا “قانون حفظ الكتلة” عند موازنة المعادلات الكيميائية.

قانون التكوين الثابت

وفقا لقانون التركيب الثابت، يحتوي المركب النقي دائما على نفس النسبة من العناصر نفسها. على سبيل المثال، يحتوي ملح الطعام، الذي يكون له صيغة جزيئية لكلوريد الصوديوم، على نفس النسبة من العناصر Na (الصوديوم) و Cl (الكلور). وهذه التركيبة لا تتأثر بمصدر الملح أو كمية الملح المستخدمة.