ما هي الذرة؟

الذرة (بالإنجليزية: Atom) هي أصغر وحدةٍ في المادة، تحتوي على جميع العناصر الكيميائية للعنصر، و تتألف الذرة من نواة، بروتونات مشحونة بشحنة إيجابية، ونيوترونات معتدلة الشحنة، وإلكترونات سالبة الشحنة، وجميعها تدور حول النواة، ويعتمد حجم الذرة على عدد البروتونات والنيوترونات التي تتكون منها، وما إن كانت تحتوي على إلكترونات، ويبلغ حجم الذرة النموذجية حوالي 0.1 نانومتر، ومعظم حجمها عبارة عن مساحة فارغة، وهي مكان تواجد الإلكترونات، وعادةً تكون الذرات الصغيرة متماثلة في الشكل، بحيث تكون بشكلٍ كروي.

مكوّنات الذرة

تتكون الذرة من منطقتين، وهما النواة الذرية الصغيرة وهي مركز الذرة، التي تحتوي على البروتونات والنيوترونات، ومنطقة تشكل سحابةً من الإلكترونات تدور حول النواة، وهي أكبر بكثير من الذرة، ومعظم الذرات تحتوي على هذه الجسيمات الثلاثة، باستثناء عنصر الهيدروجين، فهو يحتوي على بروتون واحد وإلكترون واحد ولا يوجد فيه نيوترونات.


الخصائص الأساسية للذرة
العدد الذري

يشير العدد الذري (بالإنجليزية: Atomic number) إلى عدد الوحدات موجبة الشحنة وهي البروتونات الموجودة في النواة، وتحتوي الذرة المحايدة على عددٍ متساوٍ من البروتونات والإلكترونات، بحيث تتوازن الشحنة الموجبة والسالبة معاً، ويحدد عدد البروتونات (بالإنجليزية: Protons) في النواة الخصائص الكيميائية للذرة، في حين أنّ الإلكترونات (بالإنجليزية: Electrons) تحدد كيفية تفاعل الذرة مع غيرها من الذرات.


الكتلة الذرية والنظائر

يؤثر عدد النيوترونات (بالإنجليزية: Neutrons) في النواة على كتلة الذرة، ولا تؤثر على خصائصها الكيميائية، فإذا كانت النواة تحتوي على ستة بروتونات، وستة نيوترونات، فهي ذرة متشابهة بخصائصها مع الذرة التي تحتوي على ستة بروتونات وثمانية نيوترونات، ولكن تختلف في كتلتهما، ويعتقد بأنّ الأنوية التي تحتوي على نفس العدد من البروتونات، ولكن تختلف في عدد النيوترونات، هي نظائر لبعضها البعض، ولجميع العناصر الكيميائية العديد من النظائر.

نموذج بور

في عام 1913م اقترح الفيزيائي الدانماركي نيلز بور نموذجًا للذرة اعتمد فيه على فروض نموذج رذرفورد. ويقترح بور أن كل إلكترون يدور حول النواة ليس في مدارات إلكترونية بالمعنى التقليدي، وإنما يكون لكل مدار طاقة محددة وثابتة، وبالتالي فإن الإلكترونات تدور حول النواة في مستويات طاقة مساوية لطاقة الإلكترون فعند إعطاء الإلكترون كمية من الطاقة (كالتسخين مثلاً) عندئذ يكتسب الإلكترون طاقة إضافية وينتقل من مستوى طاقته إلى مستوى طاقة أكبر ويكون الفرق بين طاقتي المستويين مساوي للطاقة التي اكتسبها الإلكترون وبعد مرور فترة زمنية متناهيه في الصغر تقدر بجزء من مائة مليون جزء من الثانية يفقد الإلكترون طاقته المكتسبة على شكل إشعاع ضوئي وقد اطلق بور على عملية انتقال الإلكترون من مستوى الطاقة الكبير إلى مستوى الطاقة الأقل بقفزة الكم للإلكترون، وقد نجح بور بهذا الإفتراض أن يفسر الترددات والأطوال الموجية المحددة للطيف الخطي المنبعث من الذرات . ولقد ساعد نموذج بور للذرة على تفسير الكيفية التي تتفاعل بها الذرات مع الضوء والأشكال الأخرى للإشعاع. فقد افترض بور أن إمتصاص وإنبعاث (إطلاق) الضوء من الذرة يستلزم تغييرًا في موضع وطاقة الإلكترون فيقفز من مستوى لآخر. وقد استطاع الكيميائيون الحصول على الكثير من المعلومات حول تركيب الجزيئات عن طريق قياس كمية الإشعاع التي تمتصها والتي تنبعث منها.

فروض نيلز بور في نموذجه الذري عام 1913م :

1- الإلكترونات تدور حول النواة في مستويات طاقة لها طاقات ثابتة ومحددة.

2- كل مستوى طاقة له طاقة محددة وثابتة يعبر عنها بأرقام صحيحة من 1-7 سميت بالأعداد الكمية الرئيسية.

3- الفراغ الموجود بين مستويات الطاقة حول النواة هي مناطق محرمة على الإلكترونات التواجد بها.

4- لا يفقد الإلكترون أي طاقة طالما ظل في مستوى طاقته فإذا اكتسب طاقة تسمى طيف امتصاص. فسينتقل إلى مستوى طاقة اعلى ولكن سرعان ما سيفقد الطاقة المكتسبة ويطلقها على شكل شعاع ضوئي يسمى طيف انبعاث.
النموذج الذري الحديث

تتكون الذرة من نواة تحتوي على الشحنة الموجبة (بروتونات) تتركز فيها معظم الكتلة محاطة بإلكترونات سالبة الشحنة تتحرك بسرعة كبيرة ولها خواص الموجات بموجب معادلة رياضية وموجودة في فراغ حول النواة يكون احتمال وجودها فيه أكثر من 90% تسمى المجالات الإلكترونية.