نظره عامه

كل مادة تتكون من الذرات ، أصغر وحدات فردية للعناصر. تتكون كل ذرة من ثلاثة جسيمات دون_ذرية: البروتونات و النيوترونات و الإلكترونات. معا ، هذه الجسيمات الثلاثة تمثل كتلة و شحنة ذرة.

تاريخ النظرية الذرية

أول شخص يقترح أن كل شيء على الأرض يتكون من جزيئات صغيرة كان الفيلسوف اليوناني ديموقريطوس ، حوالي ٤٥٠ قبل الميلاد. استخدم مصطلح atomos ، اليوناني ل ”لا يتجزأ“ ، و المشتق منه مصطلح ”الذرة“ الحديث. و لكن فكرته لم تؤخذ على محمل الجد في ذلك الوقت ، و كانت قد مضت قرون عديدة قبل أن يتم إحياء مفهوم الذرة. في القرن التاسع عشر ، اقترح جون دالتون النظرية الذرية التي لا تزال صحيحة إلى حد كبير حتى اليوم. طرح خمسة مبادىء لتفسير كيف تشكل الذرات العالم من حولنا: (١) كل مادة تتكون من جزيئات صغيرة بلا حدود ، أو ذرات. (٢) جميع ذرات عنصر معين متطابقة مع بعضها البعض و (٣) تختلف عن ذرات جميع العناصر الأخرى؛ (٤) يمكن الجمع بين عنصرين أو أكثر في نسبة ثابتة لتشكيل مركب؛ و (٥) لا يمكن إنشاء أو تدمير الذرات في تفاعل كيميائي ، و لكن يمكن إعادة ترتيبها لتشكيل مواد جديدة.

اكتشاف الجسيمات دون_الذرية التي تشكل الذرة

دالتون كان محقاً بشكل جزئي فقط فيما يخص الجسيمات التي تشكل المادة. ففي حين أنه لا يمكن تقسيم الذرات أكثر عن طريق العمليات الكيميائية أو الفيزيائية العادية ، فإنها تتألف من ثلاثة جسيمات دون_ذرية أصغر. جاء أول دليل حول البنية دون_الذرية في نهاية القرن التاسع عشر عندما اكتشف جي جي تومسون الإلكترون. كان العلماء يعرفون أن الشحنة الإجمالية للذرة كانت محايدة ، و لكن ”نموذج بودنغ البرقوق“ لتومسون للذرة ، حاول التوفيق بين هذه المعلومات الجديدة المتعلقة بوجود جسيم سالب الشحنة ، مما يشير إلى أنه تم العثور على الإلكترونات مرصعة في جميع أنحاء منطقة الشحنة الموجبة. بعد بضع سنوات فقط ، أجرى إرنست رذرفورد تجربة تبين أن معظم كتلة الذرة تتركز في النواة ، حيث تمثل البروتونات شحنة موجبة للذرة ، و الإلكترونات الصغيرة سالبة الشحنة تشكل معظم المساحة خارج النواة. دحض هذا نموذج بودنغ البرقوق لطومسون و دفع العلماء خطوة واحدة أقرب من النموذج المألوف للذرة التي نعرفها اليوم. تم اكتشاف النيوترون في و قت لاحق ، في عام ١٩٣٢ ، من قبل جيمس تشادويك. هذه القطعة الأخيرة من الأحجية تعني أن العلماء قد حسبوا الآن كل الكتلة الموجودة في الذرة في البروتونات و النيوترونات ، و جميع شحنتها في البروتونات و الإلكترونات.

هيكل الذرة

توجد البروتونات في نواة الذرة ، و لها شحنة موجبة ، و كتلة من وحدة كتلة ذرية واحدة (AMU) لكل بروتون. عدد البروتونات يساوي الرقم الذري في الجدول الدوري و يحدد هوية العنصر. توجد النيوترونات أيضا في النواة. ليس لديهم شحنة ، و لكن لديهم نفس كتلة البروتونات و بالتالي يساهموا في الكتلة الذرية للذرة. الإلكترونات تدور حول النواة في سحب. لديهم شحنة سلبية و كتلة لا تذكر ، لذلك فإنها تساهم في الشحنة الكلية للذرة ، و لكن ليس في كتلتها.