تعريف الذرة
تُعرّف الذرة بأنّها أصغر جزء في المادة يُمكن الحصول عليه بعد تجزئتها دون إطلاق شحنات كهربائية، وتحمل الذرة صفات العنصر الكيميائي الذي تُمثله، وبالتالي فهي تُعدّ وحدة البناء الأساسية في الكيمياء بشكلٍ عام، ومن الجدير بالذكر أنّ أصل كلمة الذرة (بالإنجليزية: Atom) يعود للفظ اليوناني (بالإنجليزية: Atomos)؛ والذي يعني الشيء غير القابل للفصل.
تاريخ الذرة
تُوضّح النقاط الآتية بعض المحطات التي مرّ فيها اكتشاف الذرة عبر التاريخ :
- اقتُرح مفهوم الذرة سنة 450 قبل الميلاد على يد الفيلسوف الإغريقي ديمقراط، لكن اقتراحه ظل طيّ النسيان لأكثر من 2000 سنة.
- أعاد جون دالتون تقديم مفهوم الذرة مرة أخرى سنة 1800م، إذ قدّم أدلة على وجودها، وطوّر النظرية الذرية؛ وكانت تبدو نظريته صحيحة نسبياً، إلا أنّ خطأه الوحيد كان بافتراضه أنّ الذرة أصغر جسيم على الإطلاق.
- اكتشف طومسون سنة 1897م الإلكترون، فاقترح نموذج طومسون للذرة الذي افترض فيه أنّ الإلكترونات مبعثرة في بحر من الشحنات الموجبة.
- اكتشف رذرفورد نواة الذرة سنة 1911م، ثم اكتشف البروتونات لاحقاً، وافترض أنّ الإلكترونات تدور حول النواة.
تركيب الذرة
تتكون الذرة من البروتونات والنيوترونات التي تُشكل النواة، والإلكترونات التي تُحيط بالنواة ، وعليه تُعد النواة أكثر أجزاء الذرة كثافةً، ومن الجدير بالذكر أنّ البناء الذري ككل يعتمد على نواة الذرة وتوزيع الإلكترونات حولها، كما يُساوي العدد الذري لعنصرٍ ما عدد البروتونات الموجودة في ذرته ، بالإضافة إلى أنّ التركيب الذري يختلف من عنصر لآخر ممّا يعطي لكل عنصر خصائص فيزيائية وكيميائية مميزة. وتُعرف الجسيمات تحت الذرية أو دون الذرية بأنّها الجسيمات التي تُكوِّن الذرة، وعليه تُوضّح ماهية هذه الجسيمات على النحو الآتي:
- البروتونات: تُعد البروتونات جسيمات تحت ذرية موجبة الشحنة موجودة في أنوية الذرات، ويُذكر أنها اكتُشفت على يد رذرفورد تجريبياً باستخدام أنابيب الأشعة المهبطية في الفترة ما بين 1911-1919م، وتتكون البروتونات من 3 كوارك ( بالإنجليزية: Quarks)، وتشمل: 2 كوارك علويان يحملان شحنة موجبة، وكوارك واحد سفلي يحمل شحنة سالبة، وترتبط الكواركات ببعضها البعض من خلال جسيمات أصغر تُسمى الغلوونات ( بالإنجليزية: Gluons).
- الإلكترونات: تُعد الإلكترونات جسيمات تحت ذرية سالبة الشحنة، وهي موجودة خارج النواة وتُحيط بها، ومن الجدير بالذكر أنّ الإلكترون يحمل شحنة سالبة تُساوي 1.602×10 كولوم، كما تُعدّ كتلته صغيرة جداً مقارنة بالبروتونات والنيوترونات؛ إذ تُساوي 9.10938×10 كغم، أي تقريباً 5×10 من كتلة البروتون.
- النيوترونات: تُعد النيوترونات جسيمات تحت ذرية متعادلة الشحنة، وهي أكبر الجسيمات تحت الذرية كتلةً، وتتكون من 3 كواركات؛ أحدها علوي و2 منهم سفليان، ويُذكر أنّها تُوجد في نواة الذرة، وتربطها بالبروتونات قوة تسمى القوة النووية القوية، كما يُذكر أنّها المسؤولة عن إشعاع الذرات حتى ولو لم تُؤثّر على شحنتها.
ويجدر الذكر أنّ كتلة البروتون تساوي ما نسبته 99.86% من كتلة النيوترون، وأنّ عدد البروتونات يختلف من عنصر لآخر؛ فالكربون مثلاً يملك 6 بروتونات، بينما يملك الهيدروجين بروتونًا واحدًا فقط، كما أنّ عدد البروتونات يتحكم في خصائص العنصر الفيزيائية والكيميائية، فضلاً عن أنّ العناصر بشكل عام مرتبة في الجدول الدوري حسب العدد الذري تصاعدياً.
أنواع الذرات
تتعدّد أنواع الذرات؛ وهي على النحو الآتي:
- الذرات المتعادلة: هي ذرات يتساوى فيها عدد البروتونات التي في النواة مع عدد الإلكترونات التي حولها.
- الأيونات: هي ذرات مشحونة بسبب فقد أو كسب الإلكترونات.
- النظائر: تُعرّف النظائر بأنّها ذرات لها نفس عدد البروتونات لكن تختلف في عدد النيوترونات.
- الذرات المشعة: هي الذرات التي تصدر فيها النيوترونات إشعاعاً في محاولة الوصول نحو الاستقرار.
- المواد المضادة: هي الذرة التي تحمل شحنة مضادة وهي نادرة وضعيفة جداً.
