الذرة وخصائصها

تعتبر الذرة اهم جزء من أجزاء المادة، وتعرف المادة بأنها كل ما لها كتلة وحجم، وتختلف حالات المادة، فقد تكون في حالة صلبة أو سائلة أو غازية، بسبب سماتها الفيزيائية والكيميائية والبيولوجية.

وتختلف المواد عن بعضها، فمنها ما هو مفيد أو ضار، ومنها ما يمكن رؤيته بالعين المجردة أخرى غير مرئية، وسنتعرف في السطور القادمة على الذرة ومكوناتها.

الذرة

تعرف الذرة بأنها أصغر وحدة بنائية في المادة واهم عنصر لها، ويبلغ الحجم النموذجي للذرة إلى نحو 0.1 نانومتر، ويتوقف حجمها على الجسيمات المعتدلة الشحنة الموجودة بداخلها، إذ أن كل هذه الجسيمات تدور حول النواة.

غالبا ما تكون الذرة كروية الشكل، كذلك تكون صغيرة في الحجم ومتماثلة في الشكل، وبالنظر إلى العناصر الموجودة في الجدول الدوري نجد أن كل منهم يحتوي على تركيب ذري مختلف عن الأخر، حيث أن الكتلة الذرية تجعل كل عنصر له خصائص فيزيائية معينة تميزه عن العنصر الأخر.

مكونات الذرة

• البروتونات

وهو أحد جسيمات الذرة ويتسم بشحنته الموجبة والتي تساوي نفس المقدار لشحنة الإلكترون.

اعتقد العلماء قديما أن البروتونات ماهي إلا جسيمات أولية، وقد وضعوها ضمن تصنيف الباريونات وهي من بين الجسيمات أيضاً وتتكون من ثلاث عناصر أولية يطلق عليهم اسم "الكواركات".

تصل كتلة البروتونات إلى 1.67262×10-27 كغ، وهي كتلة تعادل 1836 ضعف كتلة الإلكترون.

عدد البروتونات لها دور أساسي في ترتيب العناصر في الجدول الدوري، كما أنها تمثل العدد الذري للعنصر.

• النيترونات

وهي جسيمات موجودة في أنوية العناصر ماعدا عنصر واحد وهو الهيدروجين العادي، وذلك لأنه يحتوي على بروتون واحد فقط.

تختلف النيترونات عن البروتونات في بعض الخصائص، إذ أنها لا تمتلك شحنة كهربائية بالأساس على عكس البروتونات، فهي تحتوي على شحنة كهربائية موجبة.

تبلغ كتلة النيترونات حوالي 1.67493×10-27 كغ، وهي كتلة أثقل من كتلة البروتونات، حيث أنها تعادل نحو 1839 ضعف كتلة الإلكترون.

تنتمي النيترونات إلى مجموعة الباريونات التي تحتوي على ثلاث جسيمات من الكواركات.

تشتمل النيترونات على عدد من الجسيمات المتعادلة والموجبة والتي تعرف باسم "القوى النووية القوية" وهي جسيمات قوتها أكبر من قوة الجسيمات الموجبة الموجودة في البروتونات.

ان أهمية هذه الجسيمات المتعادلة تتمثل في حفاظها على تماسك النواة على الرغم من خلوها من أي جسيمات سالبة.

• الإلكترونات

هي جسيمات تحمل شحنة سالبة أساسية، وتنتمي إلى قائمة الجسيمات الأولية بين مجموعة الفيرميونات، وذلك لأنها خالية من أي عناصر بداخلها.

تبلغ كتلة الإلكترون حوالي 9.10938356×10-31 كغ، وعند حساب الكتلة الكلية للذرة لا تحتسب معها كتلة الإلكترون.

يعود اكتشاف هذه الجسيمات إلى العالم طومسون الابن، فقد استطاع اكتشاف هذه الإلكترونات أثناء قيامه بدراسة أشعة المهبط والتي لها اسم آخر وهو أشعة الكاثود وهي تنبعث من أنبوبة التفريغ الكهربي.

إذا كانت الذرة خالية من الإلكترونات فان الذرة تتحول إلى أيون، أما إذا كانت هذه الجسيمات قريبة من بعضها البعض ففي تلك الحالة يطلق عليها اسم "البلازما".

ما هي خصائص الذرات؟

تتميز الذرات بالكثير من الخصائص والتي من أهمها:

• العدد الذري: وهو العدد الذي يمثل عدد الشحنات الموجبة في النواة المتمثل في البروتونات والإلكترونات، كما أنه واحد من أهم خصائص الذرة، وعلى سبيل المثال عنصر الكربون عدده الذري 6 أما عنصر اليورانيوم عدده الذري 92.

• الكتلة الذرية: أن العدد الكتلي للذرة هو إجمالي عدد البروتونات مع النيترونات، كما أن عدد النيترونات لها تأثير كبير على كتلتها ولكنها لا تؤثر على الخصائص الكيميائية لها وعلى سبيل المثال للتوضيح ذرة الكربون تتكون من 6 بروتونات و 6 نيترونات ولها نفس الخصائص الكيميائية لنظير الكربون المكون من 6 بروتونات و8 نيترونات.