مجرة - Majarah
طريقك الى العالم

ما هي الذرة

الذرة حجر أساس الكون

الذرة حجر أساس الكون الشاسع ، فهي أصغر مكون للعناصر الموجودة في الكون ، الذرة بداية تكوين كل عنصر في الكون تختلف الذرات باختلاف العناصر •

الذرة من أهم الاكتشافات العلمية في التاريخ حيث أنه كشفت الكثير من أسرار العناصر المختلفة وساعدت في كثير من العمليات العملية لاختبار العناصر و بحثها علميا لمعرفة كيفية تكوين العناصر و التدقيق فيه بطريقة عملية ، الذرات كشفت كثير للعلماء عن العناصر في الكون وما زلت من وجهة نظري هي أهم اكتشاف في التاريخ الحديث • 

تعريف الذرة ؟ 

الذرة هي المكون الأساسي للعنصر ، و هي أصغر جزء معترف به علمى من العنصر الكيميائي،  ويحتفظ بخصائص العناصر الكيميائية •

الذرة بالعربية أو ATOM بالإنجليزية فكلمة ذرة ترجع أصولها وتاريخها إلى الكلمة الإغريقية أتوموس و التي تقصد إنه غير قابل للانقسام ، فلقد كان الاعتقاد السائد في هذا الوقت أن ليس هناك ما هو أصغر من حجم الذرة •

مما تتكون الذرة ؟ 

تعتبر الذرة مكونة من منطقتين أساسيتين هما : 

أولا سحابة مكونة من مجموعة من الالكترونيات سالبة الشحنة و التي تسبح حول نواة الذرة ، و تعتبر المنطقة الاولى هي الغلاف الخارجي للذرة وهي أكبر بكثير من حجم نواة الذرة التي تشكل المنطقة الثانية • 

ثانيا النواة الذرية الصغيرة و تعتبر هي المركز الرئيسي للذرة و أهم ما في الذرة ، و هي تتكون من عنصرين هما البروتونات موجبة الشحنة ونيوترونات متعادلة الشحنة •

وبعد ما عرفنا في الفقرة السابقة عن تكوين الذرة يمكننا أن نقول الذرة مكونة من ثلاث مكونات مهم وهى :

  1. الالكترونات سالبة الشحنة و التي تشكل الغلاف الخارجي للذرة •
  2. البروتونات موجبة الشحنة والتي تشكل نواة الذرة مع مكون آخر و هو النيوترونات •
  3. النيوترونات متعادلة الشحنة والتي تساهم مع البروتونات موجبة الشحنة في تشكيل نواة الذرة •

وعلى الرغم من كل هذا فإن هناك ذرة تحطم قواعد باقى الذرات حين أنها تتكون من جزئين فقط و هي ذرة الهيدروجين حيث أن جميع الذرات تتكون من ثلاث أجزاء هم الكترونات و بروتونات و نيوترونات إلى أن ذرة الهيدروجين تتكون من جزئين فقط و هما بروتون واحد فقط و الكترون واحد فقط حيث إنه لا يوجد به اي نيوترونات ، و هذا يجعل الهيدروجين هو العنصر الكيميائي الأول في جدول العناصر الكيميائية لأنه أقل العناصر كثافة في العدد الذرى •

ما هو حجم الذرة ؟ 

ببساطة شديدة من الصعب أن يتم تحديد الذرة بسهولة حيث أن المطارات الإلكترونية للذرة غير ثابتة و دائما ما يتغير حجمها دوران الالكترون فيها بشكل مستمر مما يؤدي إلى صعوبة قياس حجم الذرات بسهولة •

ولكن بالنسبة للذرات التي تكون في بلـّورات في الحالة  صلبة ، يتم تحديد المسافة بين نواتين متجاورتين في العنصر الصلب الذي تشكله البلورات التي تكون في الحالة وبالتالى يتم عمل حساب شبه تقديري لحجم الذرة مما يجعل من الأمر الميسر على العلماء معرفة حجم الذرة في تلك الحالة الصلبة • 

أما بالنسبة الذرات التي لا تكون شكل بلـّورات في الحالة الصلبة فيتم استخدام تقنيات علمية أخرى تتضمن حسابات تقديرية لقياس حجم الذرة فيها و لكنه ليس من السهل قياس حجم الذرات في تلك الحالات • 

 مثلا على ما نقد في الشرح السابق نجد أن حجم ذرة الهيدروجين تم حسابها بطريقة تقريبا على أنه يمثل 1.2× 10−10 م ، ف بالمقارنة بحجم البروتون في الذرة وهو الجسيم الوحيد في داخل نواة ذرة الهيدروجين و الذى يمثل 0.87× 10−15 م. وعلى هذا فإن النسبة بين حجم ذرة الهيدروجين وحجم نواتها تقريبا 100،000•

و من الطبيعى أن تتغير أحجام ذرات العناصر المختلفة بحيث تغير نواع العنصر ، ويرجع ذلك إلى أن  العناصر التي لها بروتونات ذات شحنات موجبة أكبر في نواتها تقوم بجذب الإلكترونات ذات الشحنة السالبة بقوة أكبر ناحية داخل نواة الذرة  مما يجعل من الصعب قياس حجم الذرات بسهوله و هذا ما ذكرناه سابقا عن قياس حجم الذرة •

 

ما هي الجسيمات ما تحت الذرية و ماذا تعنى ؟ 

فيما سابق أصبحنا نعرف من تعرفي الذرة أن كلمة ( ATOM ) بالإنجليزية تعني أن الأشياء أو الاجزاء التي لا تنقسم إلى أجزاء أصغر ، لكن مع إكتشفت التجارب العملية أن الذرة تتكون من جسيمات تحت ذرية مختلفة أصغر من الذرة نفسه . 

حيث تتكون الذرة من جسيمات أصغر و هي الإلكترون سالب الشحن و البروتون موجب الشحنة و النيوترون صاحب الشحنة المتعادلة ، ومن والطبيعى ان نعرف ان الالكترونات هى أقل حجم من البروتونات و النيوترونات بفارق كبير حيث يبلغ حجم كتلة الإلكترون الواحد 11 ، 9× 10−31 كجم ، مع وجود شحنة أولية سالبة تكون مساوية 1.6 × 10−19 كولوم ، فالبروتونات و النيوترونات التي تتشكل بدورها من الكواركات التي تكون أصغر أجزاء من المادة • 

عدد البروتونات موجبة الشحنة فى داخل نواة الذرة يعرف بالعدد الذرى فهو ما يحدد أى عنصر تنتمي له هذه الذرة و لنشرح بتفاصيل علمية أكثر ومثال على ذلك ذرة الهيدروجين في لا تملك إلا بروتون واحد فقط ما يعني أنها النواة الوحيدة التي لا يوجد به اى نيوترونات متعادلة الشحنة ولهذا فإن ذرة الهيدروجين هى الذرة الأولى على الجدول الذري فهي تتكون من جزئين فقط وليست مشابه لاى ذرة آخر • 

تختلف الذرات فيما بينها في ذرة الكربون تحتوي على 6 بروتونات ، و كذلك ذرة الأكسجين تحتوي على 8 بروتونات و هذا ما يميزها ، و على ذلك نستنتج أن عدد النيوترونات هو ما يحدد نظائر العنصر • 

وبناء عليه فإننا يمكن أن نعرف أن عدد النيوترونات والبروتونات ان كان متناسب في النويات الصغيره يكون متساويين تقريبا ، أما فى النويات الذرية الثقيلة يكون عدد النيوترونات أكبر ، فالرقمين معا يحدثنا أحد أنواع النويات المعروفة باسم ( النيوكليد ) •

النيوترونات والبروتونات لهما تقريبا نفس حجم الكتلة، ويكون عدد الكتلة مساويا لمجموع النيوترونات والبروتونات معا ، والذي يساوي تقريبا الكتلة الذرية للعنصر ، كتلة الالكترونات صغيرة بالمقارنة بكتلة النواة • 

وعليه فاننا يجب ان نعلم ان نصف قطر النوكليون (نيوترون أو بروتون) يساوي تقريبا 1 Fm (فيمتو متر اى ما يساوى 10−15 متر). 

فيما نصف قطر النواة ، والذي يمكن أن يكون علميا بالتقريب الجذر التربيعي لعدد الكتلة مضروبة في 1.2 fm أو أقل من 0.01% من قطر الذرة • 

وعلى هذا فإن كثافة النواة أكثر من تريليون مرة من حجم الذرة ككل ، ما يكون لواحد مللي متر مكعب من مادة النواة ، كما لو كانت فيه كتلة 200،000 طن من النجم النيوتروني يتكون من مثل هذا التصور تقريبا • 

و على الرغم من أن البروتونات موجبة الشحنة يحدث فيما بينها وبين بعضها البعض تضاد كهرمغناطيسي ، فإن المسافة التقريبية بين النيوكلونات فيما بينها تكون صغيرة بدرجة كافية لأن تخلق تجاذب القوي (والذي يكون أقوى من أى من القوى الكهرمغناطيسية ولكن تقل بشدة ملحوظة فيما بينها مع بعد المسافة) وهذا الذى يكون غالب عليها بشدة ، فتكون قوى الجاذبية مهملة لكونها أضعف من القوة الكهرومغناطيسية • 

ما هى استخدامات الذرة في العلم الحديث ؟

دائما ما كانت الذرة محط أنظار و تركيز العلماء فى العالم لعقود مستمر ، حيث أن النظرية الذرية له تأثير كبير على الكثير من فروع العلم والمعرفة بالذات كانت و مازالت محور اهتمام الكثير من العلماء لدخوله فى كثير من مجالات العلم مثل مجال الفيزياء النووية و الطيف وجميع فروع مجالات الكيمياء تقريبا سيتم دراسة الذرة هذه الأيام في مجال ميكانيكا الكم والجسيمات تحت-الذرية و علوم الطاقة و كثير من أنواع الأشعة و مجال التسليح فى جيوش الدول المتقدمة عسكريا • 

لقد تمت دراسة الذرة بغير قصد في أوائل  القرن 19 والقرن 20 كما يتم دراستها فى السنين الحالية بشكل متطور علميا أكثر دقة في ظهور تقنيات حديثة أصبحت دراسة الذرة أسهل وأدق فمن خلال الدراسات الحديثة على الذرة أصبح لعموم الذرة أكثر انتشر فى مجال العلوم الطبية والتكنولوجية كما أننى لا ننسى استخدم العلاج  في مكافحة كثير من الأمراض و خاطرها أمراض الأورام فمع ظهر واستخدام الأجهزة الحديثة مثل الميكروسكوب الإلكتروني الذي تم اكتشافه في عام 1931 تم تصوير ذرات مفردة بذاته تصوير دقيق يجعل من السهل دراسة هذه الذرات 

فقد تم استخدام طرق حديثة للتعرف على الذرات والمركبات ودراستها بشكل مفصل ، فمثلا يتم استخدام مطياف الكتلة لتحديد الذرات والمركبات و دراستها و التدقيق فيه بطريقة علمية تساعد على دخوله فى مجالات العلوم المختلفة .

قد تم استخدام جي سي إم إس ( كروماتوجرافي الغاز ومطياف الكتلة ) لمعرفة ودراسة المواد الذرية ، وأيضا التأكد من وجود ذرات أو جزيئات معينة عن طريق أشعة إكس كريستالوجرافي • 

الاستخدامات الطبية للذرة هي أهم الاستخدامات العملية للذرة في مجال العلوم حيث إنه ومع تقدم العلوم الطبية و التكنولوجية تم استخدام الذرة في مجال مكافحة الأورام سواء الأورام الحميدة أو الأورام السرطانية الخبيثة في علوم الذرة تدخل في العلاج الذري الذي أصبح حديثا من أهم أنواع العلاجات المستخدمة في مكافحة السرطان ، كما تدخل علوم الذرة في استحداث أنواع علاجات مختلفة لأمراض كثير قد تقضى على الإنسان حيث أن و بقدر تطور علوم الذرة على قد تطور الأمراض التي تدخل الذرة في علاجها • 

ما هو ترميز الذرة ؟ وكيف يتم ترميز الذرة ؟

دائما ما يشار في العادة إلى ذرة بواسطة رمز الذرة الكيميائي ، ويتم اتباعها بعد عدد الكتلة والذي يرمز له ب A و الذى يوازى عدد النيوكلونات في الذرة الواحدة حيث يتم و ضعه في أعلى الجزء الأيسر من رمز الذرة • 

و مثال على هذا الشرح يكون على : 

ذرة الكربون الذى يرمز له برمز C و يرمز له ب 12 و هو العدد الكتلى لها ، ذرة الكربون يرمز له ب 12C  لكن بشكل آخر يوضح أكثر من خلال الصورة المعروضة لكم ، كم يتم إضافة الترميز العدد الذري Z فيتم وضعه في أسفل يسار الرمز و الذى و يوضح لكم بالصورة في المقال • 

ما هى استخدامات الذرة في الصناعة الحديثة؟

يتم استخدام الذرة بشكل غاية في الأهمية في الصناعة الحديثة حيث و مع تطور علوم التكنولوجيا الحديثة فقد ضمن ذلك دخول علوم الذرة فى الصناعات النووية فمن أهمها صناعة الأسلحة النووية والمفاعلات النووية التى تستخدم فى توليد الطاقة الكهربائية وتستخدم فى تصنيع الوقود النووي ، كما يتم استخدام الذرة فى بطريقة أوسع فى مجالات تشمل الصحة البشرية والزراعة وإدارة الموارد بفعالية في الصناعة• 

، كم يتم استخدام الذرة فى مجال و علم المواد الصناعية ، وأيضا في الصناعات الكيميائية المتطورة وأيضا مجال الصناعات الفيزيائية الحديثة المعقدة • 

ومن أهمية علوم وتكنولوجيا الذرة فقد تم إنشاء وكالة الطاقة الذرية التي تقوم بالإشراف على اى انواع النشاط الذري فى أى مجالات العلوم و للحفاظ على علم سليم يستخدم علوم الذرة في ما يفيد الإنسانية و لا يشكل اى انواع التهديد أو التلوث الذرى الذى يستطيع القضاء على أشكال الحياة • 

لما لا تترك تعليق