من المتعارف عليه أن الذرة لا يمكن رؤيتها بالعين المجردة، لذا يصعب عمل تجارب عليها، ولكن العلماء تمكنوا من طرح نموذج لها يشرح تكوينها.
في هذا المقال سنتعرف على ما الذرة؟ ومعرفة مراحل تطور نماذج الذرات.
اقرأ أيضًا ما هو تعريف الذرة ومما تتكون؟
ما الذرة؟
يمكننا أن نقول إن "ديموقريطس" هو أول من افترض أن المادة تتكون من ذرات وأطلق عليها اسم “atom” التي تعني أنها غير قابلة للانقسام.
فالذرة تعد أساس كل المواد والكيمياء، ويمكن للذرات أن تتحد مع ذرات أخرى لتكوين الجزيئات، فما مكونات الذرة؟
النواة
تكون النواة في المنتصف وتدور حولها سحابة من الإلكترونات وتحتوي النواة على البروتونات والنيوترونات.
البروتونات
تعد المكون الأساسي للذرة التي تعطيها الخواص المتعلقة بها وتحتوي على شحنة موجبة.
النيوترونات
توجد داخل الذرة وهي متعادلة الشحنة لذلك تحمل النواة شحنة موجبة بسبب شحنة البروتونات.
الإلكترونات
هي السحابة التي تدور حول النواة في عدد من مستويات الطاقة تتحرك فيه بسرعة جدًّا تشبه بدرجة كبيرة حركة الكواكب حول الشمس في المجموعة الشمسية، وتحمل الشحنة السالبة، وتحتوي كل ذرة على عدد من الإلكترونات يساوي عدد البروتونات.
هي أيضًا أصغر جزء من المادة فإذا أخذنا قطعة من الحديد وقطعناها إلى قطع صغيرة جدًّا ستظل هذه القطع الصغيرة تحمل صفات الحديد، وتتشابه ذرات العنصر الواحد في حين تختلف عن ذرات العنصر الآخر.
الذرة متناهية الصغر في الحجم ولا يستطيع الإنسان أن يراها بالعين المجردة، ولكن يمكن للإنسان أن يراها بالميكروسكوب، والمعلومات عن وجود الذرة وتركيبها يمكن الحصول عليها بوسائل غير مباشرة، وسنشرح لك عزيزي القارئ الآن مراحل تطور نماذج الذرات.
اقرأ أيضًا قطبية الذرة وتطبيقاتها في الفيزياء.. تعرف الآن
نماذج الذرات
ما النموذج الذري؟ النموذج الذري هو وصف تركيب الذرة، ولقد ظهر عدد من النماذج الذرية وتعرض لكثير من التغيرات على مدار الوقت، فإليك تطور نماذج الذرات، فتابع معي.
النظرية الذرية اليونانية
في البداية أنشأ "ليوكيبوس" الفلسفة الذرية لليونانيين الأوائل، فقد اقترح أن ذرات العناصر الأربعة الأساسية -الأرض والهواء والنار والماء- تمتلك أحجامًا مختلفة، وكان هذا هو النموذج الذري الأول، إذ قال إن هذه الذرات تتحرك وعند الاصطدام ببعضها بعضًا تحدث التغيرات التي تحدث في المادة.
واستخدم اليونانيون الرياضيات بدلًا من الاختبارات والتجارب، وبسبب تفكير أرسطو الذي لم يتفق معها تجاهلوا هذه النظرية.
اقرأ أيضًا معلومات لا تعرفها عن الذرة.. أصغر بنية مكونة للعنصر
نموذج دالتون الذري
اقترح"جون دالتون" أن المادة تتكون من ذرات ولا تنقسم الذرات إلى أجزاء أصغر منها، وذرات العنصر الواحد متشابهة تمامًا في حين تختلف ذرات العناصر المختلفة بعضها عن بعض، وقد وضع تصورًا للذرة على أنها كرة مصمتة متجانسة وعد أنها غير قابلة للتدمير وتقاوم التغيرات.
قُبل نموذج دالتون بسهولة لأنه دمج أفكار قانون الكتلة وقانون النسب المحددة وقانون النسب المتعددة.
بعد ذلك جاءت تجربة العالم (وليام كروكس) الذي توصل بواسطتها إلى سيل من الجسيمات الصغيرة وسماها الأشعة المهبطية، واستخدم في تجربته أنبوبًا زجاجيًّا مفرغًا من الهواء وثبت بداخله قطبيين فلزيين أحدها المهبط والآخر هو المصعد، وثبت الجسمان على شكل علامة زائد.
ووصل التيار الكهربائي ولاحظ خروج شعاع أخضر من المهبط إلى المصعد، فعد هذا التوهج الأخضر سيلًا من الجسيمات الصغيرة، وأطلق عليه اسم الأشعة المهبطية.
نموذج طومسون الذري
حاول العالم "طومسون" أن يعرف إذا كانت الأشعة المهبطية في تجربة "وليام كروكس" هي فعلًا سيل من الجسيمات الصغيرة أم لا في إعادة التجربة مرة أخرى مع تقريب مغناطيس من أنبوب كروكس، فلاحظ تغير اتجاه الأشعة.
فاستنتج أن ما يخرج من المهبط جزيئات مشحونة وليست ضوءًا، واستنتج أيضًا أن شحنتها سالبة لانجذابها إلى المصعد الذي يحمل شحنة موجبة، وأطلق "طومسون" على هذه الجزيئات السالبة اسم الإلكترونات.
عد نموذج طومسون الذرة كرة مشحونة بكهرباء موجبة وموزعة بانتظام، وتوجد داخلها الإلكترونات السالبة، ومقدار الشحنة الموجبة يساوي مقدار الشحنة السالبة، والذرة تعد متعادلة كهربائيًّا، إذ أظهرت هذه النظرية أن المفهوم القديم للذرة أنها جسم متجانس كان خاطئًا.
اقرأ أيضًا ما هي الذرة؟ ومم تتكون؟
نموذج رذرفورد الذري
أحضر رذرفورد عنصرًا مشعًّا يطلق أشعة ألفا ووضع أمامه لوحًا معدنيًّا مغطى بكبريتيد الخارصين ووضع في المنتصف قطعة رقيقة من الذهب.
ولاحظ أن معظم جسيمات ألفا تخرج على استقامتها فاستنتج أن داخل الذرة فراغ وليست كما كان معروفًا عنها من قبل أنها كرة مصمتة في نظرية دالتون ونظرية طومسون، ووجد أن بعض الجسيمات الأخرى ارتد.
وفسر ذلك باصطدامها بجسم صلب وهو النواة وجزء آخر من الجسيمات انحرف عن مساره، وفسر طومسون ذلك بأنها واجهت جسمًا معاكسًا لها في الشحنة فحدث تنافر بينها.
وضع "رذرفورد" نموذجًا للذرة ينص على أن معظم الذرة فراغ وتوجد بها نواة مركزية تحمل الشحنة الموجبة وتدور حولها الإلكترونات في مدارات ثابتة وتحمل الشحنة السالبة.
ولكن لم يستمر نموذج رذرفورد لأنه طبقًا لتفسيره الإلكترونات تدور في مدارات دائرية ثابتة وبسرعة كبيرة مع اختلاف الشحنة فتفقد طاقتها وتسقط داخل النواة، وهو ما يؤدي إلى انهيار الذرة وهذا لا يحدث في الحقيقة.
نموذج بور الذري
بعد تقديم" رذرفورد" لنظريته قدم أحد طلابه "نيلز بور" نموذج الغلاف الكمي للذرة وشرح فيه كيف يمكن أن تكون للإلكترونات مسارات مستقرة حول النواة، إذ فسر أن الإلكترونات تتحرك في مسار وحجم ثابتين، إذ تعتمد طاقة الإلكترون على حجم المدار.
نموذج شرودينج الذري
يعرف باسم النموذج الذري الكمي، واستخدمه العالم "شرودنجر" لمعادلات رياضية لمعرفة أماكن الإلكترونات المتوقعة حول النواة.
ولكن لم تستطع المعادلات أن تحدد الأماكن الموجودة فيها الإلكترونات، ولكنها استطاعت تحديد أماكن الفراغ حول النواة.
اقرأ أيضًا أراء العلماء في الذرة والعلوم المختلفة وكيفية تكوينها
النموذج الذري الحديث
يعد أحدث النماذج الذرية وأحسنها في تفسير الذرة وسلوكها، إذ اكتشفوا أن الذرات يمكن أن تتحلل إلى جسيمات دون ذرة موجبة الشحنة بالإضافة إلى النيوترونات، إضافة إلى ذلك تنجذب الإلكترونات ذات الشحنة السالبة إلى النواة ذات الشحنة الموجبة فبالتالي تحيط بها.
وأخيرًا عزيزي القارئ لا يمكننا تفسير سلوك المادة إلا بعد المعرفة الدقيقة للنموذج الذري الذي يشرح كيفية تكون المادة وتفاعلها مع غيرها من المواد وتفسير التغيرات التي تحدث لها.
ملخص المقال
تناولنا في هذا المقال عزيزي القارئ الحديث عن نماذج الذرة، وأجبنا عن سؤال ما الذرة؟ ومكوناتها، وتعرفنا على ما النموذج الذري؟ وذكرنا مراحل نماذج الذرات.
يجب عليك تسجيل الدخول أولاً لإضافة تعليق.