ما هو الذرة؟

يُعرّف الذرة بأنها أصغر جسيم من مادة يمكن أن يوجد بمفرده أو يتحد مع ذرات أخرى لتشكيل جزيء.

في عام 1808، نشر الكيميائي والفيزيائي والمeteorologist الإنجليزي الشهير جون دالتون نظريته حول الذرة. في ذلك الوقت، تم فتح العديد من الظواهر الكيميائية غير المفسرة بسرعة بواسطة نظرية دالتون. ولذلك، أصبحت النظرية الأساس النظري للكيمياء. وكانت الفرضيات لنظرية الذرة لديلتون كالتالي.

• جميع المواد مكونة من جسيمات صغيرة غير قابلة للقسمة وغير قابلة للتدمير تسمى الذرات.

• جميع ذرات العنصر ذات الخصائص المتطابقة ولكنها تختلف عن ذرات العناصر الأخرى.

• ذرات العناصر المختلفة تندمج معًا لتشكل مركبًا.

• التفاعل الكيميائي ليس إلا إعادة ترتيب لهذه الذرات.

• لا يمكن إنشاء الذرات أو تدميرها بأي وسيلة.

كان لدى نظرية دالتون بعض العيوب مثل؛ نحن نعلم اليوم أنه يمكن تدمير الذرات. كما أن بعض ذرات نفس العناصر تختلف في كتلتها (النظائر). كما أن النظرية تفشل في شرح وجود الأشكال المتعددة.

ولكن في العصر الحديث، مفهوم الذرة يستند إلى الجمع بين مزايا نموذج رذرفورد الذري ونموذج بور الذري. جميع المواد مكونة من ذرات. تتكون جميع الذرات من،

1. النواة

2. الإلكترونات

نواة الذرة

تقع النواة في مركز الذرة. قطر النواة حوالي 1/10000 من قطر الذرة الكاملة. تتركز معظم كتلة الذرة في نواتها. تتكون النواة نفسها من نوعين من الجسيمات،

1. البروتون

2. النيوترون

البروتون

البروتونات هي جسيمات مشحونة بشكل إيجابي. الشحنة على كل بروتون هي 1.6 × 10-19 كولوم. عدد البروتونات في نواة الذرة يمثل العدد الذري للذرة.

النيوترون

النيوترونات لا تملك أي شحنة كهربائية. يعني، النيوترونات هي جسيمات كهربائياً محايدة. كتلة كل نيوترون مساوية لكتلة البروتون.
تكون النواة مشحونة بشكل إيجابي بسبب وجود البروتونات المشحونة بشكل إيجابي. في أي مادة، تكون وزن الذرة والخصائص الاشعاعية مرتبطة بالنواة.

الإلكترونات

الإلكترون هو جسيم مشحون سلبياً موجود في الذرات. الشحنة على كل إلكترون هي – 1.6 × 10 – 19 كولوم. هذه الإلكترونات تحيط بالنواة. بعض الحقائق حول الإلكترونات في الذرة مدرجة وتوضيح أدناه،

• إذا كانت الذرة تحتوي على نفس عدد البروتونات والإلكترونات، فإن الذرة تكون كهربائياً محايدة لأن الشحنة السالبة للإلكترونات تتعادل مع الشحنة الموجبة للبروتونات.

• تدور الإلكترونات حول النواة في أغلفة (أو ما يسمى بالأدوار).

• يتم تحرير قوة جذب على الإلكترونات المشحونة سلبياً من قبل النواة المشحونة موجباً. تعمل هذه القوة الجاذبة كقوة جذب مركزية مطلوبة لدوران الإلكترونات حول النواة.

• الإلكترونات التي تقع بالقرب من النواة تكون مربوطة بشدة بالنواة ومن الصعب سحب (إزالة) هذه الإلكترونات من الذرة أكثر من تلك التي تقع بعيداً عن النواة.

• يظهر بنية ذرات الألومنيوم في الشكل أدناه-

• يتطلب إزالة الإلكترون من دورانه كمية محددة من الطاقة. الطاقة المطلوبة لإزالة الإلكترون من الدور الأول أكبر بكثير مقارنة بالطاقة المطلوبة لإزالته من الدور الخارجي. وهذا بسبب أن قوة الجذب التي تمارسها النواة على الإلكترونات في الدور الأول أكبر بكثير مقارنة بقوة الجذب التي تمارسها على الإلكترونات في الدور الخارجي. وبالمثل، الطاقة المطلوبة لإزالة الإلكترون من الدور الثاني ستكون أقل مقارنة بالدور الأول وأكبر من الدور الثالث. وبالتالي، يمكننا القول إن الإلكترونات في الدوران مرتبطة بكمية محددة من الطاقة. وبالتالي، يتم الإشارة إلى الأدوار أو الأغلفة أيضاً باسم مستويات الطاقة.

• تُرمز المستويات الطاقية بالحروف K, L, M, N، إلخ. حيث يكون K هو الدور الأقرب إلى النواة ويحتوي على أدنى مستوى طاقة. وعلى العكس من ذلك، يكون الدور الخارجي له أعلى مستوى طاقة.

• العدد الأقصى للإلكترونات في أي مستوى طاقة يتم إعطاؤه بواسطة، ‘2n2’، حيث n هو عدد صحيح ويعبر عن "رقم الكم الرئيسي". للمستويات الطاقية المختلفة قيمة 'n' والعدد الأقصى للإلكترونات كما هو موضح في الجدول أدناه

• الصيغة المذكورة أعلاه (2n2) المستخدمة لتحديد العدد الأقصى للإلكترونات في أي غلاف لها بعض القيود. العدد الأقصى للإلكترونات في الغلاف الخارجي (أعلى مستوى طاقة) لا يمكن أن يتجاوز 8. على سبيل المثال دعونا نعتبر ذرة الكالسيوم، فهي تحتوي على 20 إلكتروناً تدور حول نواتها. وفقًا لقاعدة الصيغة المذكورة أعلاه 2n2، سيكون توزيع الإلكترونات كالتالي: 2 إلكترون في المستوى K، 8 إلكترونات في المستوى L، وسيكون هناك توازن 10 إلكترونات. ولكن الإلكترونات في أعلى مستوى طاقة لا يمكن أن تتجاوز 8. لذا سيكون هناك 8 إلكترونات في المستوى M والتوازن 2 إلكترونات سيذهب إلى المستوى التالي أي المستوى N. يتم عرض تكوين الإلكترون لذرة الكالسيوم في الشكل أدناه-