ما هي الذرة؟ التعرف على أصغر الجسيمات التي تكوّن العالم
اللبنات الأساسية لكل شيء من حولنا
هل فكرت يومًا ممّا يتكوّن كل شيء حولنا، من الهواء الذي نتنفسه إلى الكرسي الذي نجلس عليه، وحتى نحن أنفسنا؟ الجواب يكمن في عالم الذرّات الصغير وغير المرئي. الذرّات هي اللبنات الأساسية التي تتكوّن منها جميع المواد في العالم. في هذا المقال، سنجيب بطريقة بسيطة على سؤال ما هي الذرّة ونتعرّف على مكوّناتها المدهشة.
ما هي الذرّة؟ تعريف بسيط
كلمة (Atom) أصلها من الكلمة اليونانية “atomos” التي تعني “غير قابل للانقسام” أو “غير قابل للتجزئة”. مع أننا نعلم اليوم أن الذرّة تتكوّن من جسيمات أصغر، إلا أن الذرّة لا تزال أصغر وحدة من العنصر الكيميائي التي تحتفظ بخصائص ذلك العنصر. بعبارة أخرى، إذا قمنا بتقسيم قطعة من الذهب حتى تفقد خصائص الذهب، سنصل إلى ذرّات الذهب.
تركيب الذرّة: النواة والإلكترونات
الذرّات لها تركيب يشبه النظام الشمسي الصغير، لكن مع فروقات هامة. كل ذرّة تتكوّن من جزئين رئيسيين:
- النواة (Nucleus): تقع في مركز الذرّة، وهي جزء صغير جدًا لكنه كثيف وثقيل. النواة تحمل شحنة كهربائية موجبة.
- الإلكترونات (Electrons): هي جسيمات خفيفة جدًا ذات شحنة كهربائية سالبة، وتدور في الفضاء حول النواة.
مكوّنات النواة: البروتونات والنيوترونات
نواة الذرّة تتكوّن من نوعين من الجسيمات:
- البروتونات: هي جسيمات تحمل شحنة كهربائية موجبة. عدد البروتونات في النواة يحدد هوية العنصر الكيميائي، ويسمى هذا العدد “العدد الذري” ويرمز له بالحرف Z. كل عنصر كيميائي (مثل الهيدروجين، الأكسجين، الحديد) له عدد ذري خاص به.
- النيوترونات: هي جسيمات لا تحمل شحنة كهربائية (متعادلة). النيوترونات، مع البروتونات، توجد في النواة وتساعد على استقرارها. يمكن أن يختلف عدد النيوترونات في ذرات العنصر الواحد؛ وتسمى هذه الذرات بالنظائر (الإيزوتوبات).
الإلكترونات والمدارات الإلكترونية
القوة الجاذبة الكهربائية للنواة ذات الشحنة الموجبة تُبقي الإلكترونات ذات الشحنة السالبة حولها. تدور هذه الإلكترونات في مستويات طاقة أو “مدارات” معينة حول النواة. عدد الإلكترونات في الذرة المتعادلة يساوي عدد البروتونات؛ وبهذا تتعادل الشحنات الموجبة والسالبة ويظل الذرة بدون شحنة كهربائية كلية. إذا فقدت الذرة إلكترونًا أو اكتسبته، تتحول إلى جسيم مشحون يُسمى أيون.
العدد الكتلي: هو مجموع البروتونات والنيوترونات
مجموع عدد البروتونات والنيوترونات الموجودة في نواة الذرّة يُرمز له بالحرف A. العدد الكتلي يُمثّل تقريبًا كل كتلة الذرّة، لأن كتلة الإلكترونات مقارنةً بالبروتونات والنيوترونات ضئيلة جدًا.
لماذا الذرّات مهمة؟
تشكّل الذرّات أساس جميع المواد المرئية في الكون. عندما تتحد الذرّات مع بعضها، تخلق الجزيئات (مثل جزيء الماء). وتكوّن الجزيئات بدورها مواد مختلفة ذات خصائص متنوعة. فَهْم تركيب الذرّة وسلوكها ضروري لدراسة الكيمياء والفيزياء والعديد من العلوم الأخرى.
كم هو حجم الذرّات؟ إلى أي مدى هي صغيرة؟
قطر الذرّة العادية يقارب عُشر واحد من المليار من المتر! وهذا يعني أنه يمكن وضع عشرات الملايين من الذرّات جنبًا إلى جنب في مليمتر واحد. لهذا السبب من المستحيل رؤية الذرّات حتى بأقوى المجاهر الضوئية العادية، ونحتاج إلى مجاهر إلكترونية متطورة لمشاهدتها.
الخلاصة
في هذا المقال تعلّمنا ما هي الذرّة وكيف أن هذه الجسيمات الصغيرة جدًا تشكّل اللبنات الأساسية لعالمنا الواسع. تقدّم الذرّات بنية مدهشة مع نواة تحتوي على البروتونات والنيوترونات في مركزها، وإلكترونات تدور حولها، وهذه البنية تحدد خصائص العناصر الكيميائية. إن فهم عالم الذرّات يفتح لنا نافذة نحو إدراك أعمق للعالم الفيزيائي من حولنا. لمزيد من المعلومات، يُرجى الرجوع إلى صفحة “ما هو الكهرباء”.
المصادر :
American Physical Society – APS
American Chemical Society – ACS