دراسة حول الذرة
تعتبر الذرة الوحدة الأساسية التي تتشكل منها جميع العناصر والمواد الموجودة في الحياة، وقد استمدت تسميتها من الأصول الإغريقية التي تعني عدم القابلية للتجزئة؛ حيث كان يُعتقد في الماضي أن الذرة هي أصغر وأبسط المكونات في الكون، غير أنه تبين فيما بعد أنها تتكون من ثلاثة مكونات أساسية: البروتون والنيوترون والإلكترون. يُعتقد أن تاريخ نشأة الذرة يعود إلى فترة الانفجار العظيم التي حدثت قبل حوالي 13.7 مليار سنة. نتيجةً للحرارة العالية التي سادت تلك الحقبة، بدأ كون جديد في التكون، لينخفض درجة حرارته مع مرور الزمن، مما أتاح الظروف المناسبة لتشكل الإلكترونات والكواركات، التي تفاعلت بدورها لتشكيل البروتونات والنيوترونات، حيث اجتمعت هذه الأخيرة لتكوين نواة الذرة.
بعد مرور 380,000 سنة، أصبحت درجة حرارة الكون منخفضة بما يكفي لتسمح للإلكترونات بالتحرك ببطء حول النواة، مما أدى إلى جذبها نحوها، وبالتالي ظهور أول ذرة في الكون. كانت ذرتي الهيدروجين والهيليوم هما أول من وُجِدا في الحياة، ولا يزالان الأكثر وفرة في الكون. وقد ساعدت قوة الجاذبية في تكوين النجوم من تراكم الغازات، ولاحقاً، مع انفجار تلك النجوم، بدأت تتشكل ذرات أكثر كثافة وانتشرت في الفضاء.
المكونات الداخلية للذرة
سنتناول فيما يلي المكونات الثلاثة للذرة:
البروتونات
تم اكتشاف البروتونات في عام 1919 على يد العالم إرنست رذرفورد. خلال تجاربه على رقاقات الذهب، قام بتمرير أشعة ألفا (التي تحمل شحنة كهربائية موجبة) من نواة غاز الهيليوم، ولاحظ بأنها ارتدت. ومن خلال هذه التجربة، توصل إلى أن البروتونات تتواجد في نواة الذرة وتحمل شحنة ذرية موجبة، حيث يُعبر الرقم الذري عن عدد البروتونات في الذرة. وبالتالي، فإن الرقم الذري هو بمثابة هوية العنصر، إذ لكل عنصر رقم ذري خاص به.
الإلكترونات
اكتشف العالم جون جوزيف تومسون الإلكترونات عام 1897 بعد إجراء العديد من التجارب باستخدام أشعة الكاثود، حيث قارن بين الكتلة والشحنة الكهربائية للإلكترونات المنطلقة.
النيوترونات
تم اكتشاف النيوترونات على يد العالم جيمس تشادويك في عام 1932، عندما أظهر أن الإشعاع المخترق يحتوي على حزم من الجسيمات المحايدة. تواجد النيوترونات مع البروتونات في نواة الذرة، حيث يشكلان معاً معظم الكتلة الذرية. وبالرغم من عدم ضرورة توازن عدد البروتونات مع عدد النيوترونات، إلا أن عدد النيوترونات يلعب دوراً حاسماً في تحديد نظائر العنصر.
حقائق مدهشة عن الذرة
نستعرض فيما يلي أهم الحقائق العلمية المتعلقة بالذرة:
- تتكون الذرة من ثلاثة مكونات رئيسية: الإلكترونات، البروتونات، والنيوترونات.
- تُعتبر الذرة أصغر وحدة في الكون.
- تتكون معظم الذرة من الفراغ، حيث تتركز كثافتها بشكل رئيسي في النواة.
- يوجد أكثر من 100 نوع من الذرات، 92 منها تتواجد بشكل طبيعي، والبقية تُصنع في المختبرات العلمية.
- تتفاعل مكونات الذرة عبر قوى مختلفة، حيث ترتبط البروتونات والنيوترونات بقوة نووية، في حين ترتبط الإلكترونات بالبروتونات عبر قوة كهربائية.