تعريف الذرة ومكوناتها pdf الذرة هي أصغر قطعة يمكن تقسيمها ويتساءل الكثير من الناس عن تعريف الذرة وخاصة الطلاب الذين يدرسون الكيمياء فما هو تعريف الذرة؟ وما هي مكوناته؟ وما هو شكل الذرات التي توصل إليها العلماء؟
تعريف الذرة
- الذرة هي أصغر جسيم يمكن الحصول عليه في الكيمياء.
- تحتفظ الذرة بشحنتها الإلكترونية.
- في اللغة الإنجليزية، تسمى الذرة atom، من الكلمة اليونانية atmos، والتي تعني غير قابلة للتجزئة.
- تتكون الذرة من إلكترونات سالبة الشحنة تدور حولها في سحابة إلكترونية، وتدور الإلكترونات حول نواة موجبة الشحنة في مركز الذرة.
- تتكون نواة الذرة من بروتونات موجبة الشحنة ونيوترونات محايدة الشحنة.
- الذرة هي حجر الزاوية في الكيمياء.
- تتكون جميع العناصر الموجودة في الطبيعة من مجموعة كبيرة من الذرات.
مكونات الذرة
- تتكون الذرة من مجموعة من الإلكترونات سالبة الشحنة، وبروتونات موجبة الشحنة، ونيوترونات مشحونة بشكل محايد، ويختلف عدد كل منها حسب نوع الذرة.
- مركز الذرة هو نواة الذرة، ومن المعروف أن هناك فراغ حول نواة الذرة يسمح للإلكترونات بالحركة حولها.
- الإلكترونات التي تدور حول النواة هي أخف جزء من الطبيعة، لذا يمكنها التحرك بحرية حول النواة.
- تكون الذرة محايدة بسبب وجود إلكترونات سالبة مع بروتونات موجبة، مما يجعل الذرة محايدة.
1- البروتون
- جسم ذري في ذرة له شحنة مساوية لعدد الإلكترونات في الذرة المشحونة إيجابياً.
- كتلة البروتون 67262 × 10-27، أي 1836 مرة أكبر من كتلة الإلكترون.
- العدد الذري للعنصر هو عدد البروتونات في الذرة، وهو العدد الذري الذي يحدد موضع العنصر في الجدول الدوري.
- في بداية القرن العشرين، اعتقد العلماء أن البروتون هو جسيم أولي، وأنه لا يمكن أن ينقسم ولا يوجد شيء بداخله.
- أثبت الفيزيائيون بعد ذلك أنه يمكن تقسيم البروتونات إلى بروتونات أصغر وبالتالي فهي ليست فارغة في الداخل.
- تصنف البروتونات على أنها باريونات، وهي جسيمات تتكون من 3 جسيمات أولية تسمى الكواركات.
2- النيوترونات
- إنه جسيم أصغر من ذرة توجد في نوى جميع العناصر باستثناء الهيدروجين العادي، الذي تحتوي نواته على بروتون واحد فقط.
- لا تحتوي النيوترونات على شحنة كهربائية وهي محايدة.
- تسمى النيوترونات والبروتونات “نيوكليونات”. لأنها تقع في المساحة الضيقة لنواة الذرة، والتي تشكل 99٪ من كتلة الذرة.
- مثل البروتون، اعتقد العلماء أن النيوترونات هي جسيمات أولية لا تنقسم ولا تحتوي على شيء بداخلها، ولكن في القرن الماضي أثبت الفيزيائيون عكس ذلك.
- مثل البروتونات، تُصنف النيوترونات على أنها باريونات، والتي تتكون من 3 كواركات.
- القوة النووية القوية هي التي تحافظ على توازن النواة، والقوة النووية تفوق قوة التنافر للشحنة الموجبة في البروتونات، وبالتالي يمكن للنواة أن تحافظ على تماسكها.
3- الإلكترونات
- تحمل الإلكترونات الشحنة السالبة الرئيسية، وتعتبر الإلكترونات جسيمات أولية، أي لا يمكن تقسيمها إلى جسيمات أصغر ولا تحتوي على أي شيء من الداخل، على عكس البروتونات والنيوترونات.
- الإلكترونات هي أخف جزيء داخل الذرة، لدرجة أنه عند حساب كتلة ذرة معينة، لا نحسب كتلة الإلكترون لأنها صغيرة جدًا.
- العالم طومسون هو مكتشف الإلكترون واكتشفه من خلال دراسة أشعة الكاثود واكتشاف الإلكترون ساعد في فهم المزيد والمزيد عن الذرة.
- تتوزع الإلكترونات بمستويات طاقة مختلفة حول نواة الذرة.
- عندما تفقد الذرة إلكترونًا، فإنها تتأين.
- يمكن أن توجد الإلكترونات بحرية إلى جانب الأيونات، وهي حالة من المادة تعرف باسم “البلازما”.
- يصنف علماء جسيمات الإلكترونات الإلكترونات إلى مجموعة من الفرميونات، والتي تم وصفها في إحصائيات فيرمي دراش.
4- النموذج الذري
- تتكون معظم المادة من جسيمات يمكن فصلها عن بعضها البعض.
- تتكون الجزيئات من ذرات مرتبطة بروابط كيميائية، لكن يصعب فصلها.
- تتكون كل ذرة من إلكترونات ونواة مرتبطة معًا بقوة كهربائية.
- من أجل فصل النواة عن الإلكترونات، يجب أن تكتسب الإلكترونات طاقة كافية يمكنها الهروب من القوة الكهربائية للنواة لتغادر مدارها.
- تعتبر الإلكترونات والبروتونات والنيوترونات جسيمات طويلة العمر، على عكس الجسيمات الذرية الأخرى، والتي يجب أن يكون لها طاقة عالية جدًا لإنتاجها، والتي تنتهي في فترة قصيرة جدًا وتمريرها إلى جسيمات أخرى أكثر استقرارًا.
خصائص الذرة
- يعتبر العدد الذري من أهم خصائص الذرة، وهو يساوي عدد البروتونات داخل الذرة، أو عدد الشحنات الموجبة، أو يمثل عدد الإلكترونات في الذرة المحايدة كهربائيًا.
- يرتبط العدد الذري بالتفاعلات الكيميائية، لذا من المهم ذكره عند الحديث عن هذه التفاعلات.
- الكتلة الذرية، حيث يؤثر عدد النيوترونات المحايدة على كتلة الذرة ولكن لا يؤثر على خواصها الكيميائية.
- لتوضيح فكرة الكتلة الذرية، دعنا نأخذ مثال ذرة الكربون التي تحتوي على 6 بروتونات و 6 نيوترونات.ذرة الكربون هذه سيكون لها نفس خصائص نظير الكربون الذي يحتوي على 6 بروتونات و 8 نيوترونات.
- سيكون الاختلاف الوحيد بين نظيري الكربون هو الكتلة الذرية.
- عدد كتلة الذرة يساوي مجموع البروتونات مضروبًا في مجموع النيوترونات.
- تكون البروتونات والنيوترونات الموجودة على سطح نواة الذرة أقل ارتباطًا بإحكام من تلك الموجودة داخل النواة.
نموذج دالتون للذرة
- تستند نظرية دالتون إلى قانون حفظ النسب الثابتة والكتلة الذي اكتشفه العلماء سابقًا.
- تنص النظرية على أن المادة تتكون من العديد من الجسيمات التي لا يمكن تقسيمها، أي الذرات، ولها أبعاد صغيرة للغاية.
- تتشابه ذرات عنصر واحد في خصائص مثل الكتلة والشكل والحجم، وتختلف عن ذرات العناصر الأخرى.
- الذرة غير مقسمة، صغيرة جدًا وصلبة من الداخل.
- يمكن أن تتحد ذرات العناصر المختلفة مع بعضها البعض، ولكن بنسبة عددية بسيطة، وتكون الذرات المدمجة عبارة عن مواد مختلفة.
- الاتحاد الكيميائي ليس أكثر من تغيير في طريقة ترتيب الذرات.
- تمكنت نظرية دالتون من معرفة شكل الذرة، وشرحت بعض الحقائق التي لم يستطع العلماء تفسيرها، وتنبأت النظرية ببعض قوانين الكيمياء.
نموذج فاراداي للذرة
- كان فاراداي قادرًا على إثبات أن الذرات تحتوي على شحنة كهربائية تسمى الإلكترونات.
- لم يطور أي نماذج ذرية، لكنه أجرى تجارب مع تحليل الملح.
نموذج طومسون للذرة
- تمكن طومسون من اكتشاف الجسيمات التي تشكل أشعة الكاثود وتمكن من إثبات أنها أصغر من الذرات وأطلق عليها اسم الإلكترونات.
- كان نموذج طومسون قادرًا على قلب اعتقاد العلماء القدماء بأن الذرة نموذج غير قابل للتجزئة.
- أكد اكتشاف طومسون أن الذرة ثابتة وأن الإلكترونات في غير مكانها ستجعلها تحاول تحقيق الاستقرار وبالتالي العودة إلى موقعها الأصلي.
- قال طومسون في نظريته أن الذرة هي كرة صلبة من الشحنات الموجبة.
- تحتوي الذرة على إلكترونات سالبة تخترق داخل الذرة تمامًا مثل بذور البرتقال بداخلها.
- قال إن الذرة متعادلة كهربائيًا.
نموذج رذرفورد للذرة
- أثبت رذرفورد في تجربته أن الذرة تتكون من نواة تقع في مركز الذرة وإلكترونات سالبة الشحنة تدور حول النواة وقارنها بالنظام الشمسي.
- ونفى أن تكون الذرة صلبة وقال إن معظمها كان فراغًا لأن حجم النواة كان صغيرًا جدًا مقارنة بالذرة نفسها.
- تعتمد كتلة الذرة بشدة على كتلة النواة لأن كتلة الإلكترونات أصغر من أن تُهمل.
- تحتوي الذرة على شحنة موجبة وسالبة، والشحنات الموجبة موجودة على الذرة والشحنات السالبة هي شحنة الإلكترونات.
- عدد الشحنات الموجبة في نواة الذرة يساوي عدد الشحنات السالبة في الإلكترون، وبالتالي فإن الذرة متعادلة كهربائيًا.
- تدور الإلكترونات حول نواة الذرة في مداراتها الخاصة.
- الذرة مستقرة لأن الإلكترونات تحت تأثير قوتين متساويتين في الحجم (القوتان هما جاذبية النواة للإلكترونات وقوة الطرد المركزي الناتجة عن دوران الإلكترونات حول النواة) والأضداد. في الاتجاه.
تناقض في نموذج رذرفورد للذرة
- إذا طبقنا قوانين الكهرومغناطيسية على الذرة، فإن الذرة ستصبح غير متوازنة ميكانيكيًا.
- أظهرت التجارب أن كل نوع من الذرات يصدر طيفًا خطيًا خاصًا به وله طول موجي محدد، ولكن وفقًا لروذرفورد، فإن الإلكترون يدور حول النواة بتردد يتسبب في انبعاث الطيف في جميع الأطوال الموجية.
نموذج ذري للمنطقة
- تدور الإلكترونات حول النواة عند مستويات طاقة ثابتة ومحددة.
- كل مستوى من مستويات الطاقة التي يدور فيها الإلكترونات ثابت ومحدد ويتم التعبير عنه بواسطة أعداد صحيحة تسمى أرقام الكم الأساسية.
- المسافة بين النواة ومستويات طاقة معينة للإلكترونات لا تسمح للإلكترونات بالحركة.
- عندما يظل الإلكترون في مستوى طاقته، فإنه لا يفقد أي طاقة، ولكن عندما يكتسب الإلكترون طاقة، يطلق عليه طاقة الامتصاص، ويتحرك إلى مستوى طاقة أعلى، لكنه يفقد الطاقة المكتسبة بطريقة واحدة. أو في شكل طيف انبعاث.
النموذج الذري الحديث
- تتكون الذرة من نواة موجبة الشحنة، ومصدر الشحنة الموجبة هو البروتونات في نواة الذرة.
- تتركز معظم كتلة الذرة في نواتها.
- نواة الذرة محاطة بإلكترونات سالبة تدور حولها في مستويات طاقتها الخاصة، وتتحرك الإلكترونات بسرعة كبيرة.
- الإلكترونات السالبة لها خصائص موجية.
- احتمالية العثور على إلكترونات في الفراغ بين نواة الذرة ومستويات الإلكترون أقل من 10٪.
في التقرير السابق شرحنا تعريف الذرة ومكوناتها الأساسية، ودرسنا النماذج المختلفة للذرات من قبل علماء مثل رذرفورد ودالتون وبوهر وتومسون، وأخيراً وصلنا إلى النموذج الذري الحديث للذرة.