الحجم المميز للذرة هو. ذرة - "موسوعة

درس معظمنا موضوع الذرة في المدرسة ، في درس الفيزياء. ومع ذلك ، إذا كنت قد نسيت ما تتكون منه الذرة أو بدأت للتو في استعراض هذا الموضوع ، فهذه المقالة مخصصة لك فقط.

ما هي الذرة

لفهم ماهية الذرة ، عليك أولاً أن تفهم ماهيتها. الأطروحة المقبولة عمومًا في المناهج المدرسية في الفيزياء هي أن الذرة هي أصغر جزء من أي عنصر كيميائي. وهكذا ، فإن الذرات موجودة في كل ما يحيط بنا. سواء كان جسمًا حيويًا أو غير حي ، في الطبقات السفلية الفسيولوجية والكيميائية ، فهو يتكون من ذرات.

الذرات جزء من جزيء. على الرغم من هذا الاعتقاد ، هناك عناصر أصغر من الذرات ، مثل الكواركات. لم تتم مناقشة موضوع الكواركات في المدرسة أو في الجامعات (باستثناء الحالات الخاصة). الكوارك هو عنصر كيميائي ليس له بنية داخلية ، أي أخف بكثير في الهيكل من الذرة. في الوقت الحالي ، يعرف العلم 6 أنواع من الكواركات.

مما تتكون الذرة؟

كل الأشياء من حولنا ، كما ذكرنا سابقًا ، تتكون من شيء ما. هناك طاولة وكرسيان في الغرفة. كل قطعة أثاث بدورها مصنوعة من بعض المواد. في هذه الحالة ، الخشب. تتكون الشجرة من جزيئات ، وتتكون هذه الجزيئات من ذرات. وهناك عدد لا حصر له من هذه الأمثلة. ولكن مما تتكون الذرة نفسها؟

تتكون الذرة من نواة تحتوي على البروتونات والنيوترونات. البروتونات هي جسيمات موجبة الشحنة. النيوترونات ، كما يوحي الاسم ، مشحونة بشكل محايد ، أي ليس لديهم تهمة. حول نواة الذرة يوجد حقل (سحابة كهربائية) تتحرك فيه الإلكترونات (جسيمات سالبة الشحنة). يمكن أن يختلف عدد الإلكترونات والبروتونات عن بعضها البعض. هذا الاختلاف هو المفتاح في الكيمياء ، عند دراسة مسألة الانتماء إلى مادة ما.

تسمى الذرة التي تحتوي على عدد مختلف من الجسيمات المذكورة أعلاه أيونًا. كما قد تكون خمنت ، يمكن أن يكون الأيون سالبًا أو موجبًا. تكون سالبة إذا تجاوز عدد الإلكترونات عدد البروتونات. على العكس من ذلك ، إذا كان هناك المزيد من البروتونات ، فسيكون الأيون موجبًا.

الذرة في نظر قدامى المفكرين والعلماء

هناك بعض الافتراضات المثيرة للاهتمام حول الذرة. أدناه ستكون قائمة:

• اقتراح ديموقريطوس. افترض ديموقريطوس أن خاصية المادة تعتمد على شكل ذرتها. وبالتالي ، إذا كان لشيء ما خاصية السائل ، فإن هذا يرجع تحديدًا إلى حقيقة أن الذرات التي يتكون منها هذا السائل ناعمة. استنادًا إلى منطق ديموقريطس ، تتشابه ذرات الماء والحليب على سبيل المثال.
• افتراضات الكواكب. في القرن العشرين ، قدم بعض العلماء افتراضات بأن الذرة هي نوع من الكواكب. كان أحد هذه الافتراضات كما يلي: مثل كوكب زحل ، تمتلك الذرة أيضًا حلقات حول النواة ، حيث تتحرك الإلكترونات على طولها (تتم مقارنة النواة مع الكوكب نفسه ، والسحابة الكهربائية بحلقات زحل). على الرغم من التشابه الموضوعي مع النظرية المثبتة ، تم دحض هذه النسخة. كان مشابهًا اقتراح بوهر رذرفورد ، والذي تم دحضه لاحقًا أيضًا.

على الرغم من ذلك ، يمكن للمرء أن يقول بأمان أن رذرفورد قد حقق قفزة كبيرة نحو فهم الجوهر الحقيقي للذرة. لقد كان محقًا عندما قال إن الذرة شبيهة بالنواة ، وهي موجبة بحد ذاتها ، والذرات تتحرك حولها. العيب الوحيد في نموذجه هو أن الإلكترونات الموجودة حول الذرة لا تتحرك في أي اتجاه معين. حركتهم فوضوية. وقد تم إثبات ذلك ودخل في العلم تحت اسم النموذج الميكانيكي الكمومي.

خذ أي شيء ، حسنًا ، ملعقة على الأقل. ضعها - تكمن بهدوء ، لا تتحرك. اللمس - معدن بارد بلا حراك.

لكن في الواقع ، تتكون الملعقة ، مثل كل شيء من حولنا ، من جزيئات ذات حجم ضئيل - ذرات ، توجد بينها فجوات كبيرة. تتأرجح الجسيمات باستمرار ، وتتأرجح.

لماذا تكون الملعقة صلبة إذا كانت الذرات الموجودة فيها متواجدة بحرية وتتحرك طوال الوقت؟ الحقيقة هي أنهم ، كما كانوا ، مرتبطون بقوة ببعضهم البعض من قبل القوات الخاصة. والفجوات بينهما ، رغم أنها أكبر بكثير من الذرات نفسها ، ما زالت ضئيلة ، ولا يمكننا ملاحظتها.

الذرات مختلفة - في الطبيعة هناك 92 نوعًا من الذرات. كل ما هو موجود في العالم مبني منهم ، بدءًا من 32 حرفًا - كل كلمات اللغة الروسية. 12 نوعًا آخر من الذرات ، ابتكرها العلماء بشكل مصطنع بأنفسهم.

لقد عرف الناس عن وجود الذرات لفترة طويلة. منذ أكثر من ألفي عام ، عاش العالم العظيم ديموقريطوس في اليونان القديمة ، الذي اعتقد أن العالم كله يتكون من أصغر الجزيئات. أطلق عليها اسم "الذرة" ، والتي تعني في اليونانية "غير قابلة للتجزئة".

لقد استغرق الأمر وقتًا طويلاً حتى يثبت العلماء أن الذرات موجودة بالفعل. حدث ذلك في نهاية القرن الماضي. وبعد ذلك اتضح أن اسمهم بالذات خطأ. لا يوجد أي منها غير قابل للتجزئة: فالذرة تتكون من جسيمات أصغر. يطلق عليهم العلماء الجسيمات الأولية.

هنا رسم الفنان ذرة. في المنتصف يوجد اللب ، الذي تتحرك حوله كرات صغيرة ، مثل الكواكب حول الشمس. النواة ليست صلبة أيضًا. يتكون من جسيمات نووية - بروتونات ونيوترونات.

هذا ما كانوا يعتقدون حتى وقت قريب. ولكن بعد ذلك أصبح من الواضح أن الجسيمات الذرية ليست مثل الكرات. اتضح أن الذرة مرتبة بطريقة خاصة. إذا حاولت تخيل شكل الجسيمات ، فيمكنك القول إن الإلكترون يشبه السحابة. هذه الغيوم تحيط بالنواة في طبقات. والجسيمات النووية هي أيضًا غيوم غريبة.

تحتوي الأنواع المختلفة من الذرات على أعداد مختلفة من الإلكترونات والبروتونات والنيوترونات. تعتمد خصائص الذرات على هذا.

من السهل تقسيم الذرة. تنفصل الإلكترونات بسهولة عن النوى وتعيش حياة مستقلة. على سبيل المثال ، التيار الكهربائي في السلك هو حركة مثل هذه الإلكترونات المستقلة.

لكن اللب قوي للغاية. ترتبط البروتونات والنيوترونات الموجودة فيها ارتباطًا وثيقًا ببعضها البعض بواسطة قوى خاصة. لذلك ، من الصعب للغاية كسر القلب. لكن الناس تعلموا القيام بذلك وحصلوا عليه. لقد تعلموا كيفية تغيير عدد الجسيمات في النواة وبالتالي تحويل بعض الذرات إلى ذرات أخرى وحتى تكوين ذرات جديدة.

من الصعب دراسة الذرة: مطلوب براعة فائقة وسعة حيلة من العلماء. بعد كل شيء ، حتى حجمه يصعب تخيله: في ميكروب غير مرئي للعين ، هناك بلايين من الذرات ، أكثر من البشر على الأرض. ومع ذلك ، حقق العلماء هدفهم ، فقد تمكنوا من قياس ومقارنة أوزان جميع الذرات والجسيمات التي تتكون منها الذرة ، واكتشفوا أن البروتون أو النيوترون أكبر بنحو ألفي مرة من كتلة الإلكترون ، اكتشفوا واستمروا في اكتشف العديد من الأسرار الذرية الأخرى.

ذرة، أصغر جزء من مادة يمكن أن يخضع لتفاعلات كيميائية. كل مادة لها مجموعتها الخاصة من الذرات. في وقت من الأوقات كان يعتقد أن الذرة غير قابلة للتجزئة ، ومع ذلك ، فهي تتكون من نووي موجب الشحنة ، تدور حوله الإلكترونات سالبة الشحنة. تتكون النواة (التي أسس وجودها في عام 1911 من قبل إرنست روثرفورد) من البروتونات والنيوترونات المكتظة بكثافة. إنها تشغل جزءًا صغيرًا فقط من الفضاء داخل الذرة ، ومع ذلك ، فهي تمثل تقريبًا كامل كتلة الذرة. في عام 1913 ، اقترح نيلز بور أن الإلكترونات تتحرك في مدارات ثابتة. منذ ذلك الحين ، أدى البحث في ميكانيكا الكم إلى فهم جديد للمدارات: وفقًا لمبدأ عدم التيقن من Heisenberg ، لا يمكن معرفة الموقع الدقيق وحركة حركة الجسيم دون الذري في وقت واحد. يحدد عدد الإلكترونات في الذرة وترتيبها الخصائص الكيميائية للعنصر. عند إضافة أو إزالة إلكترون واحد أو أكثر ، يتم إنشاء أيون.

تعتمد كتلة الذرة على حجم النواة. يمثل الجزء الأكبر من وزن الذرة ، لأن الإلكترونات لا تزن شيئًا. على سبيل المثال ، ذرة اليورانيوم هي أثقل ذرة تحدث بشكل طبيعي ، حيث تحتوي على 146 نيوترونًا و 92 بروتونًا و 92 إلكترونًا. من ناحية أخرى ، أخف ذرة الهيدروجين ، التي تحتوي على 1 بروتون وإلكترون. ومع ذلك ، فإن ذرة اليورانيوم ، على الرغم من أنها أثقل بـ 230 مرة من ذرة الهيدروجين ، إلا أنها أكبر بثلاث مرات فقط. يُعبر عن وزن الذرة بوحدات الكتلة الذرية ويُشار إليه بالرمز u. تتكون الذرات من جسيمات أصغر تسمى الجسيمات دون الذرية (الأولية). أهمها البروتونات (موجبة الشحنة) ، النيوترونات (محايدة كهربائيا) و> lsktrons (سالب الشحنة). تشكل مجموعات من النترونات والنيوترونات نواة في مركز الذرة من كل> msmstone (باستثناء الهيدروجين ، والذي لديه بروتون واحد فقط). تدور "الإلكترونات" حولها! نوى على مسافة ما منه ، بما يتناسب مع pa (مقاييس الذرة. | (على سبيل المثال ، إذا كانت نواة ذرة الهيليوم بحجم كرة التنس ، فإن الإلكترونات ستكون على مسافة 6 كيلومترات منها هناك 112 نوعًا مختلفًا من الذرات ، مثل عدد العناصر الموجودة في الجدول الدوري. تختلف ذرات العناصر في العدد الذري والكتلة الذرية. نواة الذرة ترجع كتلة الذرة أساسًا إلى نواة كثيفة نسبيًا. والنيوترونات لها كتلة تقارب 1K4 () مرات أكبر من الإلكترونات ، وبما أن الأشواط مشحونة موجبة ، بينما النيوترونات متعادلة ، فإن نواة الذرة دائمًا ما تكون موجبة الشحنة ، وبما أن الشحنات المتعاكسة تجذب بعضها البعض ، فإن النواة تحافظ على الإلكترونات في مداراتها. تتكون الجري والنيوترونات من جسيمات أصغر ، كواركات. يحدد جهلها الكيميائي H oshichis من كواكب النظام الشمسي ، تدور الخلايا العصبية حول النواة بشكل عشوائي ، oiMiiMi ولا مسافة ثابتة من النواة ، i.v. "oSyulochki". كلما زادت الطاقة التي يمتلكها elek-ipon. يمكن أن يتحرك بعيدًا أكثر ، متغلبًا على جاذبية نواة موجبة الشحنة. في الذرة المحايدة ، توازن الشحنة الموجبة للإلكترونات الشحنة الموجبة لبروتونات النواة. لذلك ، إزالة أو إضافة إلكترون واحد في agome يؤدي إلى ظهور أيون مشحون ، وتقع قذائف الإلكترون على مسافات ثابتة من النواة اعتمادًا على مستوى طاقتها ، ويتم ترقيم كل غلاف من النواة ، ولا يوجد أكثر من سبع قذائف على agome ، ويمكن أن يحتوي كل واحد منهم فقط على عدد معين من الإلكترونات. إذا كانت هناك طاقة كافية ، يمكن للإلكترون أن يقفز من قشرة إلى أخرى أعلى. عندما يضرب القشرة السفلية مرة أخرى ، فإنه يصدر إشعاعًا على شكل فوتون. ينتمي الإلكترون إلى فئة من الجسيمات تسمى اللبتونات ، وجسيمه المضاد يسمى البوزيترون.

تفاعل السلسلة النووية. في انفجار نووي ، على سبيل المثال ، ayumnoi oomba ، يصطدم النيوترون بنواة يورانيوم 23b (أي نواة بها عدد إجمالي من البروتونات والنيوترونات يساوي 35). عند: nom ، يُمتص النيوترون وينشأ اليورانيوم .236 إنه غير مستقر للغاية وينقسم إلى نواتين أصغر حجمًا ، مما يطلق كمية هائلة من الطاقة وعدة نيوترونات. تسمى الظروف الحرجة (كمية اليورانيوم 235 تتجاوز الكتلة الحرجة ) ، فسيكون عدد اصطدامات النيوترونات كافياً لكي يتطور التفاعل بسرعة البرق ، أي يحدث تفاعل متسلسل. في المفاعل النووي ، يتم استخدام heplo المنطلق أثناء عملية EUM لتسخين البخار ، والذي يدفع مولد التوربينات لتوليد الكهرباء.

القاموس الموسوعي العلمي والتقني.

شاهد ما هو "ATOM" في القواميس الأخرى:

ذرةذرة ، و ... قاموس الهجاء الروسي

- (ذرة يونانية من الجزء السالب ، وملف توموس ، قسم توموس ، مقطع). جسيم صغير غير قابل للتجزئة ، ويؤلف مجمله أي جسم مادي. قاموس الكلمات الأجنبية المدرجة في اللغة الروسية. Chudinov A.N. ، 1910. أتوم اليونانية ... قاموس الكلمات الأجنبية للغة الروسية

ذرة- أ م أتوم م. 1. أصغر جزء غير قابل للتجزئة من المادة. الذرات لا يمكن أن تكون أبدية. كانتمير عن الطبيعة. يعتقد أمبير أن كل جسيم غير قابل للتجزئة من المادة (ذرة) يحتوي على كمية متأصلة من الكهرباء. DZ 1848 56 8240. ليكن ... ... القاموس التاريخي للغالات للغة الروسية

- (من ذرة اليونانية - غير قابلة للتجزئة) أصغر الجسيمات المكونة للمادة التي تشكل كل ما هو موجود ، بما في ذلك الروح ، المتكونة من أرقى الذرات (ليوكيبوس ، ديموقريطس ، أبيقور). الذرات أبدية ، فهي لا تنشأ ولا تختفي ، فهي ثابتة ... ... موسوعة فلسفية

ذرة- Atom ♦ Atome من حيث أصل الكلمة ، فإن الذرة عبارة عن جسيم غير قابل للتجزئة ، أو جسيم لا يخضع إلا للتقسيم التأملي ؛ عنصر غير قابل للتجزئة (ذرة) من المادة. يفهم ديموقريطس وأبيقور الذرة بهذا المعنى. يدرك العلماء المعاصرون جيدًا أن هذا ... ... القاموس الفلسفي لسبونفيل

- (من ذرة يونانية غير قابلة للتجزئة) أصغر جسيم لعنصر كيميائي يحتفظ بخصائصه. يوجد في وسط الذرة نواة موجبة الشحنة ، حيث تتركز كتلة الذرة بأكملها تقريبًا ؛ تتحرك الإلكترونات وتشكل ... قاموس موسوعي كبير

زوج يوناني غير قابل للتجزئة. مادة في أقصى حدود قابليتها للقسمة ، ذرة غبار غير مرئية ، يُزعم أن جميع الأجسام تتكون منها ، كل مادة ، كما لو كانت من حبيبات الرمل. | ذرة غبار لا حصر لها ، صغيرة بلا حدود ، كمية ضئيلة. | للكيميائيين كلمة ... ... قاموس دال التوضيحي

سم … قاموس مرادف

ذرة- (من اليونانية ذرة غير قابلة للتجزئة). تستخدم كلمة (أ) في العلم الحديث بمعاني مختلفة. في معظم الحالات ، تستدعي A. الكمية المحدودة من الكيمياء. العنصر ، يؤدي المزيد من التجزئة إلى القرن إلى فقدان فردية العنصر ، أي إلى حاد ... ... موسوعة طبية كبيرة

ذرة- Atom Atom هو جزء من الكلام ، باعتباره الأقل حاملًا للقوى الكيميائية للعنصر الكيميائي الغنائي. أنماط Vіdomo لأنواع الذرات ، و sіlki of є العناصر الكيميائية و їх іzotopіv. محايد كهربائيًا ، ويتكون من نوى وإلكترونات. نصف قطر الذرة ... ... قاموس جيرنيشي الموسوعي

كتب

• ذرة الهيدروجين والهندسة غير الإقليدية ، V.A. فوك. سيتم إنتاج هذا الكتاب وفقًا لطلبك باستخدام تقنية الطباعة عند الطلب. أُعيد إصداره في تهجئة المؤلف الأصلي لطبعة عام 1935 (دار النشر "دار النشر ...
• ذرة الهيدروجين هي أبسط الذرات. استمرار لنظرية نيلز بور. الجزء 5. تردد إشعاع الفوتون يتزامن مع متوسط ​​تواتر إشعاع الإلكترون في المرحلة الانتقالية ، AI Shidlovsky. استمرت نظرية بور عن ذرة الهيدروجين ("الموازية" للنهج الميكانيكي الكمومي) على طول المسار التقليدي لتطور الفيزياء ، حيث تتعايش الكميات التي يمكن ملاحظتها والتي لا يمكن ملاحظتها نظريًا. ل…

الذرة هي أصغر جزء غير قابل للتجزئة كيميائيًا من عنصر كيميائي ، وهو الناقل لخصائصه. تتكون الذرة من إلكترونات ونواة الذرة ، والتي تتكون بدورها من نيوترونات غير مشحونة ، بالإضافة إلى بروتونات موجبة الشحنة. إذا كان عدد الإلكترونات والبروتونات هو نفسه ، فإن الذرة تكون متعادلة كهربائيًا. وبخلاف ذلك ، يكون له شحنة سالبة أو موجبة ، وفي هذه الحالة يطلق عليه أيون.

تُصنف الذرات وفقًا لعدد النيوترونات والبروتونات في النواة: يحدد عدد النيوترونات ما إذا كانت تنتمي إلى أي نظير لعنصر كيميائي ، وعدد البروتونات - مباشرة إلى هذا العنصر. الذرات من أنواع مختلفة بكميات مختلفة ، والتي ترتبط ببعض الروابط بين الذرية ، تشكل جزيئات.

تمت صياغة مفهوم الذرة لأول مرة من قبل الفلاسفة اليونانيين والهنود القدماء. في القرنين السابع عشر والثامن عشر ، كان الكيميائيون قادرين على تأكيد هذه الفرضية ، بأن بعض المواد لا يمكن تقسيمها إلى عناصر أصغر باستخدام طرق كيميائية خاصة ، تجريبيًا. ولكن في أواخر القرن التاسع عشر وأوائل القرن العشرين ، اكتشف الفيزيائيون الجسيمات دون الذرية ، وبعد ذلك أصبح من الواضح أن الذرة ليست في الحقيقة "جسيمًا غير قابل للتجزئة". في عام 1860 ، عقد مؤتمر دولي للكيميائيين في مدينة كارلسروه الألمانية ، حيث تم اتخاذ عدد من القرارات بشأن تعريف مفاهيم الذرة والجزيء. ونتيجة لذلك ، فإن الذرة هي أصغر جزء من عنصر كيميائي ، وهي جزء من مواد معقدة وبسيطة.

نماذج أتوم

نموذج طومسون للذرة. واقترح اعتبار الذرة كجسم موجب الشحنة ، داخله يتم وضع الإلكترونات فيه. تم دحض هذه الفرضية أخيرًا من قبل العالم الشهير رذرفورد بعد تجربته الشهيرة ، التي نثر فيها جزيئات ألفا.

قطع من المادة. يعتقد العالم اليوناني القديم ديموقريطوس أن خصائص أي مادة يمكن تحديدها من خلال كتلتها وشكلها والخصائص المماثلة للذرات التي تتكون منها. على سبيل المثال ، تحتوي النار على ذرات حادة ، ونتيجة لذلك يمكن أن تحترق ، ولكن في الأجسام الصلبة تكون خشنة ، ولهذا السبب تلتصق بإحكام ببعضها البعض ، بينما تكون ناعمة في الماء ، وبالتالي يمكن أن تتدفق. اعتقدت الديمقراطية أيضًا أن الروح البشرية تتكون من الذرات.

نموذج ناغاوكا الكوكبي المبكر للذرة. اقترح علماء الفيزياء من اليابان Hantaro Nagaoka في عام 1904 نموذجًا للذرة ، تم بناؤه بالتشابه المباشر مع زحل. في هذا النموذج ، تدور الإلكترونات حول نواة موجبة صغيرة وتم دمجها في حلقات. لكن هذا النموذج كان خاطئًا.

نموذج بوهر رذرفورد الكوكبي للذرة. أجرى إرنست رذرفورد في عام 1911 عدة تجارب ، توصل بعدها إلى استنتاج مفاده أن الذرة هي نوع من نظام الكواكب ، حيث تتحرك الإلكترونات في مدارات حول نواة ثقيلة موجبة الشحنة ، تقع في مركز الذرة. لكن مثل هذا الوصف يتناقض مع الديناميكا الكهربائية الكلاسيكية. وفقًا لهذا الأخير ، يجب أن يشع الإلكترون ، أثناء تحركه مع تسارع الجاذبية ، نوعًا من الموجات الكهرومغناطيسية ، ونتيجة لذلك يفقد بعض الطاقة. أشارت حساباته إلى أن الوقت الذي يستغرقه الإلكترون ليسقط على نواة في مثل هذه الذرة لا يكاد يذكر.

من أجل شرح استقرار الذرات ، كان على نيلز بور تقديم عدد من الافتراضات الخاصة ، والتي تم اختصارها إلى حقيقة أن ذرة الإلكترون ، عندما تكون في حالات طاقة معينة ، لا تشع طاقة ("بوهر رذرفورد نموذج الذرة "). أظهرت افتراضات بوهر أن الميكانيكا الكلاسيكية غير قابلة للتطبيق لوصف خصائص الذرة وتعريفها. أدت الدراسة اللاحقة للإشعاع الذري إلى إنشاء فرع من فروع الفيزياء مثل ميكانيكا الكم ، مما جعل من الممكن شرح عدد كبير من الحقائق المرصودة.

نموذج ميكانيكي الكم للذرة

النموذج الحديث للذرة هو تطور للنموذج الكوكبي. تحتوي نواة الذرة على نيوترونات غير مشحونة وبروتونات موجبة الشحنة ، وتحيط بها إلكترونات لها شحنة سالبة. لكن مفاهيم ميكانيكا الكم لا تجعل من الممكن التأكيد على أن الإلكترونات تتحرك حول النواة على الأقل بطريقة ما في مسارات محددة.
يتم وصف الخصائص الكيميائية للذرة بواسطة ميكانيكا الكم ويتم تحديدها من خلال تكوين غلافها الإلكتروني. يتم تحديد موقع الذرة في جدول مندليف للعناصر الكيميائية الدورية بناءً على شحنتها الكهربائية لنواتها ، أي لا يؤثر عدد البروتونات وعدد النيوترونات بشكل أساسي على الخصائص الكيميائية. يتركز الجزء الأكبر من كتلة الذرة في النواة. تقاس كتلة الذرة بوحدات كتلة ذرية خاصة تساوي.

خصائص الذرة

تنتمي أي ذرتين لهما نفس عدد البروتونات إلى نفس العنصر الكيميائي. تسمى الذرات التي لها نفس عدد البروتونات ولكن بأعداد مختلفة من النيوترونات نظائر هذا العنصر. على سبيل المثال ، تحتوي ذرات الهيدروجين على بروتون واحد ، ولكن هناك نظائر لا تحتوي على نيوترونات ، إما نيوترون واحد (ديوتيريوم) أو نيوترونين (تريتيوم). بدءًا من ذرة الهيدروجين ، التي تحتوي على بروتون واحد ، وتنتهي بذرة أونوكتيوم ، التي تحتوي على 118 بروتونًا ، تشكل العناصر الكيميائية سلسلة طبيعية غير منقطعة من حيث عدد البروتونات في النواة. من الرقم 83 من النظام الدوري ، تبدأ نظائر العناصر المشعة.

يتم التعبير عن الكتلة المتبقية من الذرة بوحدات الكتلة الذرية (daltons). تساوي كتلة الذرة تقريبًا منتج وحدة الكتلة الذرية وعدد الكتلة. أثقل نظير هو الرصاص 208 ، الذي تبلغ كتلته 207.976 متر مكعب. يأكل.
الغلاف الذري الخارجي للإلكترون ، إذا لم يتم ملؤه بالكامل ، يسمى غلاف التكافؤ ، وتسمى إلكتروناته التكافؤ.

لتشكيل الروابط مع بعضها البعض ، يتم دمج الذرات في جزيئات ومواد صلبة كبيرة.

لقد عرفت البشرية عن وجود أصغر جزيئات المادة منذ العصور القديمة ، لكن تأكيد وجود الذرات لم يتم تلقيه إلا في نهاية القرن التاسع عشر. لكن على الفور تقريبًا أصبح من الواضح أن الذرات بدورها لها بنية معقدة تحدد خصائصها.

تم اقتراح مفهوم الذرة باعتبارها أصغر جسيم غير قابل للتجزئة من قبل الفلاسفة اليونانيين القدماء. في القرنين السابع عشر والثامن عشر ، أثبت الكيميائيون أن المواد الكيميائية تتفاعل بنسب معينة ، والتي يتم التعبير عنها من حيث الأعداد الصغيرة. بالإضافة إلى ذلك ، حددوا بعض المواد البسيطة التي أطلقوا عليها اسم العناصر الكيميائية. أدت هذه الاكتشافات إلى إحياء فكرة الجسيمات غير القابلة للتجزئة. أظهر تطور الديناميكا الحرارية والفيزياء الإحصائية أن الخصائص الحرارية للأجسام يمكن تفسيرها بحركة هذه الجسيمات. في النهاية ، تم تحديد أحجام الذرات بشكل تجريبي.

في أواخر القرن التاسع عشر وأوائل القرن العشرين ، اكتشف الفيزيائيون أول الجسيمات دون الذرية ، الإلكترون ، ثم بعد ذلك إلى حد ما النواة الذرية ، وبذلك أظهروا أن الذرة ليست غير قابلة للتجزئة. جعل تطور ميكانيكا الكم من الممكن شرح ليس فقط بنية الذرات ، ولكن أيضًا خصائصها: الأطياف الضوئية ، والقدرة على الدخول في التفاعلات وتشكيل الجزيئات ، أي.

الخصائص العامة لبنية الذرة

تستند الأفكار الحديثة حول بنية الذرة إلى ميكانيكا الكم.

على المستوى الشائع ، يمكن وصف بنية الذرة من حيث نموذج الموجة ، الذي يعتمد على نموذج بوهر ، ولكنه يأخذ أيضًا في الاعتبار معلومات إضافية حول ميكانيكا الكم.

لهذا النموذج:

تتكون الذرات من جسيمات أولية (البروتونات والإلكترونات والنيوترونات). تتركز كتلة الذرة في الغالب في النواة ، لذا فإن معظم الحجم فارغ نسبيًا. النواة محاطة بالإلكترونات. عدد الإلكترونات يساوي عدد البروتونات في النواة ، ويحدد عدد البروتونات العدد الترتيبي للعنصر في النظام الدوري. في ذرة محايدة ، إجمالي الشحنة السالبة للإلكترونات يساوي الشحنة الموجبة للبروتونات. تسمى ذرات نفس العنصر بأعداد مختلفة من النيوترونات بالنظائر.
يوجد في مركز الذرة نواة صغيرة موجبة الشحنة تتكون من البروتونات والنيوترونات.
نواة الذرة أصغر بحوالي 10000 مرة من الذرة نفسها. وبالتالي ، إذا تم تكبير الذرة إلى حجم مطار بوريسبول ، فسيكون حجم النواة أصغر من حجم كرة تنس الطاولة.
النواة محاطة بسحابة إلكترونية تشغل معظم حجمها. في السحابة الإلكترونية ، يمكن تمييز الأصداف ، ولكل منها عدة مدارات محتملة. تشكل المدارات المملوءة خاصية التكوين الإلكترونية لكل عنصر كيميائي.
يمكن أن يحتوي كل مدار على ما يصل إلى إلكترونين ، يتميزان بثلاثة أرقام كمية: أساسي ، ومداري ، ومغناطيسي.
كل إلكترون في مدار له قيمة فريدة للعدد الكمي الرابع: الدوران.
يتم تعريف المدارات من خلال توزيع احتمالي محدد للمكان الذي يمكن أن يوجد فيه الإلكترون بالضبط. أمثلة على المدارات وتسمياتها موضحة في الشكل على اليمين. "حدود" المدار هي المسافة التي يكون فيها احتمال أن يكون الإلكترون خارجه أقل من 90٪.
لا يمكن أن تحتوي كل قذيفة على أكثر من عدد محدد بدقة من الإلكترونات. على سبيل المثال ، يمكن أن تحتوي القشرة الأقرب للنواة على إلكترونين كحد أقصى ، التالي - 8 ، والثالث من النواة - 18 ، وهكذا.
عندما تنضم الإلكترونات إلى ذرة ، تسقط في مدار منخفض الطاقة. يمكن فقط لإلكترونات الغلاف الخارجي المشاركة في تكوين الروابط بين الذرية. يمكن للذرات التبرع بالإلكترونات واكتسابها ، وتصبح أيونات موجبة أو سالبة الشحنة. يتم تحديد الخصائص الكيميائية للعنصر من خلال السهولة التي يمكن بها للنواة التبرع بالإلكترونات أو اكتسابها. يعتمد ذلك على عدد الإلكترونات ودرجة ملء الغلاف الخارجي.
حجم الذرة

حجم الذرة هو كمية يصعب قياسها ، لأن النواة المركزية محاطة بسحابة إلكترونية ضبابية. بالنسبة للذرات التي تشكل بلورات صلبة ، يمكن أن تكون المسافة بين المواقع المتجاورة للشبكة البلورية بمثابة قيمة تقريبية لحجمها. بالنسبة للذرات ، لا تتشكل البلورات ، يتم استخدام تقنيات تقييم أخرى ، بما في ذلك الحسابات النظرية. على سبيل المثال ، يقدر حجم ذرة الهيدروجين بـ 1.2 × 10-10 م. ويمكن مقارنة هذه القيمة بحجم البروتون (وهو نواة ذرة الهيدروجين): 0.87 × 10-15 م وتأكد أن نواة ذرة الهيدروجين أصغر بمقدار 100000 مرة من الذرة نفسها. تحتفظ ذرات العناصر الأخرى بنفس النسبة تقريبًا. والسبب في ذلك هو أن العناصر ذات النواة الكبيرة موجبة الشحنة تجذب الإلكترونات بقوة أكبر.

ومن الخصائص الأخرى لحجم الذرة نصف قطر فان دير فالس - المسافة التي يمكن أن تقترب فيها ذرة أخرى من ذرة معينة. تتميز المسافات بين الذرات في الجزيئات بطول الروابط الكيميائية أو نصف القطر التساهمي.

جوهر

تتركز الكتلة الرئيسية للذرة في النواة ، التي تتكون من نيوكليونات: بروتونات ونيوترونات ، مترابطة بواسطة قوى التفاعل النووي.

يحدد عدد البروتونات في نواة الذرة عددها الذري والعنصر الذي تنتمي إليه الذرة. على سبيل المثال ، تحتوي ذرات الكربون على 6 بروتونات. جميع الذرات التي لها عدد ذري ​​معين لها نفس الخصائص الفيزيائية وتظهر نفس الخصائص الكيميائية. يتم سرد العناصر في الجدول الدوري بترتيب تصاعدي للعدد الذري.

يحدد العدد الإجمالي للبروتونات والنيوترونات في ذرة عنصر كتلته الذرية ، نظرًا لأن البروتون والنيوترون لهما كتلة تقارب 1 amu. لا تؤثر النيوترونات في النواة على العنصر الذي تنتمي إليه الذرة ، ولكن يمكن أن يكون للعنصر الكيميائي ذرات لها نفس عدد البروتونات وعدد مختلف من النيوترونات. هذه الذرات لها نفس العدد الذري لكن كتلة ذرية مختلفة وتسمى نظائر العنصر. عند كتابة اسم أحد النظائر ، تكتب الكتلة الذرية بعدها. على سبيل المثال ، يحتوي نظير الكربون 14 على 6 بروتونات و 8 نيوترونات لإجمالي كتلة ذرية 14. وهناك طريقة أخرى شائعة للتدوين وهي كتابة الكتلة الذرية قبل رمز العنصر. على سبيل المثال ، يشار إلى الكربون 14 بـ 14 درجة مئوية.

الكتلة الذرية للعنصر الوارد في الجدول الدوري هي متوسط ​​كتل النظائر الموجودة بشكل طبيعي. يتم حساب المتوسط ​​وفقًا لوفرة النظير في الطبيعة.

مع زيادة العدد الذري ، تزداد الشحنة الموجبة للنواة ، وبالتالي ، تنافر كولوم بين البروتونات. هناك حاجة إلى المزيد والمزيد من النيوترونات لتماسك البروتونات معًا. ومع ذلك ، فإن عددًا كبيرًا من النيوترونات غير مستقر ، وهذا الظرف يفرض قيودًا على الشحنة المحتملة للنواة وعدد العناصر الكيميائية الموجودة في الطبيعة. تتمتع العناصر الكيميائية ذات الأعداد الذرية العالية بعمر قصير جدًا ، ولا يمكن إنشاؤها إلا عن طريق قصف نوى العناصر الخفيفة بالأيونات ، ولا تتم ملاحظتها إلا أثناء التجارب باستخدام المسرعات. اعتبارًا من فبراير 2008 ، كان الأنونوكتيوم هو أثقل عنصر كيميائي مركب.

العديد من نظائر العناصر الكيميائية غير مستقرة وتتحلل بمرور الوقت. يتم استخدام هذه الظاهرة بواسطة اختبار العناصر المشعة لتحديد عمر الأشياء وهي ذات أهمية كبيرة لعلم الآثار وعلم الحفريات.

نموذج بوهر

نموذج بوهر هو أول نموذج فيزيائي كان قادرًا على وصف الأطياف الضوئية لذرة الهيدروجين بشكل صحيح. بعد تطوير الأساليب الدقيقة لميكانيكا الكم ، كان لنموذج بوهر أهمية تاريخية فقط ، ولكن نظرًا لبساطته ، لا يزال يتم تدريسه على نطاق واسع ويستخدم لفهم نوعي لبنية الذرة.

يعتمد نموذج بور على نموذج رذرفورد الكوكبي ، الذي يصف الذرة بأنها نواة صغيرة موجبة الشحنة تحتوي على إلكترونات سالبة الشحنة في مدارات عند مستويات مختلفة ، والتي تشبه بنية النظام الشمسي. اقترح رذرفورد نموذجًا كوكبيًا لشرح نتائج تجاربه حول تشتت جسيمات ألفا بواسطة رقائق معدنية. وفقًا للنموذج الكوكبي ، تتكون الذرة من نواة ثقيلة تدور حولها الإلكترونات. لكن حقيقة أن الإلكترونات التي تدور حول النواة لا تسقط في لولب عليها كانت غير مفهومة للفيزيائيين في ذلك الوقت. في الواقع ، وفقًا للنظرية الكلاسيكية للكهرومغناطيسية ، يجب أن يصدر الإلكترون الذي يدور حول النواة موجات كهرومغناطيسية (ضوء) ، مما يؤدي إلى فقدان تدريجي للطاقة ويسقط على النواة. فكيف يمكن للذرة أن توجد أصلاً؟ علاوة على ذلك ، أظهرت دراسة الطيف الكهرومغناطيسي للذرات أن الإلكترونات في الذرة يمكنها فقط إصدار ضوء بتردد معين.

تم التغلب على هذه الصعوبات في النموذج الذي اقترحه نيلز بور عام 1913 ، والذي يفترض أن:

يمكن أن تكون الإلكترونات فقط في مدارات لها طاقات كمية منفصلة. وهذا يعني أنه ليست كل المدارات ممكنة ، ولكن هناك بعض المدارات المحددة فقط. تعتمد القيم الدقيقة لطاقات المدارات المسموح بها على الذرة.
لا تنطبق قوانين الميكانيكا الكلاسيكية عندما تنتقل الإلكترونات من مدار مسموح به إلى مدار آخر.
عندما ينتقل إلكترون من مدار إلى آخر ، ينبعث الفرق في الطاقة (أو يمتص) بواسطة كم واحد من الضوء (الفوتون) ، ويرتبط تردده ارتباطًا مباشرًا بفرق الطاقة بين المدارين.

حيث ν هو تردد الفوتون ، و E هو فرق الطاقة ، و h ثابت التناسب ، المعروف أيضًا باسم ثابت بلانك.
حدد ما يمكن كتابته

أين ω هو التردد الزاوي للفوتون.
تعتمد المدارات المسموح بها على القيم الكمية للزخم الزاوي المداري L ، الموصوف في المعادلة

حيث n = 1،2،3 ، ...
ويسمى العدد الكمي للزخم الزاوي.
جعلت هذه الافتراضات من الممكن شرح نتائج الملاحظات آنذاك ، على سبيل المثال ، لماذا يتكون الطيف من خطوط منفصلة. يشير الافتراض (4) إلى أن أصغر قيمة لـ n هي 1. وفقًا لذلك ، فإن أصغر نصف قطر ذري مسموح به هو 0.526 (0.0529 نانومتر = 5.28 10-11 م). تُعرف هذه القيمة باسم نصف قطر بوهر.

يُشار أحيانًا إلى نموذج بور على أنه شبه كلاسيكي لأنه على الرغم من أنه يتضمن بعض الأفكار من ميكانيكا الكم ، إلا أنه ليس وصفًا ميكانيكيًا كميًا كاملاً لذرة الهيدروجين. ومع ذلك ، كان نموذج بوهر خطوة مهمة نحو مثل هذا الوصف.

مع الوصف الميكانيكي الكمومي الدقيق لذرة الهيدروجين ، تم العثور على مستويات الطاقة من حل معادلة شرودنغر الثابتة. تتميز هذه المستويات بالأرقام الكمية الثلاثة المذكورة أعلاه ، وتختلف صيغة قياس الزخم الزاوي ، والعدد الكمي للزخم الزاوي هو صفر بالنسبة للمدارات الكروية s ، وواحد للمدارات p على شكل دمبل ، وما إلى ذلك. (انظر الصورة أعلاه).

طاقة الذرة وتكميمها

يتم حساب قيم الطاقة التي يمكن أن تمتلكها الذرة وتفسيرها بناءً على أحكام ميكانيكا الكم. يأخذ هذا في الاعتبار عوامل مثل التفاعل الكهروستاتيكي للإلكترونات مع النواة والإلكترونات فيما بينها ، ودوران الإلكترونات ، ومبدأ الجسيمات المتطابقة. في ميكانيكا الكم ، يتم وصف الحالة التي تقع فيها الذرة بواسطة دالة موجية ، والتي يمكن إيجادها من حل معادلة شرودنغر. هناك مجموعة معينة من الحالات ، لكل منها قيمة طاقة معينة. تسمى الحالة ذات الطاقة الأقل الحالة الأرضية. الدول الأخرى تسمى متحمس. تكون الذرة في حالة مثارة لفترة زمنية محدودة ، تنبعث عاجلاً أم آجلاً كمًا من مجال كهرومغناطيسي (فوتون) وتنتقل إلى الحالة الأرضية. يمكن للذرة البقاء في الحالة الأرضية لفترة طويلة. لكي يكون متحمسًا ، يحتاج إلى طاقة خارجية ، لا يمكن أن تأتي إليه إلا من البيئة الخارجية. تصدر الذرة أو تمتص الضوء فقط عند ترددات معينة ، بما يتوافق مع الاختلاف في طاقات حالاتها.

الحالات المحتملة للذرة مفهرسة بأرقام كمية مثل الدوران ، العدد الكمي للزخم المداري ، العدد الكمي للزخم الكلي. يمكنك قراءة المزيد عن تصنيفها في المادة الإلكترونية المصطلح

قذائف إلكترونية للذرات المعقدة

تحتوي الذرات المعقدة على العشرات ، وبالنسبة للعناصر الثقيلة جدًا ، تحتوي حتى على مئات الإلكترونات. وفقًا لمبدأ الجسيمات المتطابقة ، تتشكل الحالات الإلكترونية للذرات بواسطة جميع الإلكترونات ، ومن المستحيل تحديد مكان كل منها. ومع ذلك ، في ما يسمى بتقريب الإلكترون الواحد ، يمكن للمرء أن يتحدث عن حالات طاقة معينة للإلكترونات الفردية.

وفقًا لهذه الأفكار ، هناك مجموعة معينة من المدارات المملوءة بإلكترونات الذرة. تشكل هذه المدارات تكوينًا إلكترونيًا معينًا. لا يمكن أن يحتوي كل مدار على أكثر من إلكترونين (مبدأ استبعاد باولي). يتم تجميع المدارات في قذائف ، يمكن أن يكون لكل منها عدد ثابت معين من المدارات (1 ، 4 ، 10 ، إلخ). المدارات مقسمة إلى داخلية وخارجية. في الحالة الأرضية للذرة ، تمتلئ الأصداف الداخلية بالكامل بالإلكترونات.

في المدارات الداخلية ، تكون الإلكترونات قريبة جدًا من النواة وترتبط بها بقوة. لسحب الإلكترون من المدار الداخلي ، تحتاج إلى تزويده بالكثير من الطاقة ، حتى عدة آلاف من الإلكترونات فولت. يمكن للإلكترون الموجود على الغلاف الداخلي الحصول على هذه الطاقة فقط عن طريق امتصاص كمية الأشعة السينية. تكون طاقات الأصداف الداخلية للذرات فردية لكل عنصر كيميائي ، وبالتالي يمكن التعرف على الذرة بواسطة طيف امتصاص الأشعة السينية. يستخدم هذا الظرف في تحليل الأشعة السينية.

في الغلاف الخارجي ، تكون الإلكترونات بعيدة عن النواة. هذه الإلكترونات هي التي تشارك في تكوين الروابط الكيميائية ، لذلك تسمى الغلاف الخارجي التكافؤ ، وتسمى إلكترونات الغلاف الخارجي إلكترونات التكافؤ.

انتقالات الكم في الذرة

التحولات بين حالات الذرات المختلفة ممكنة ، بسبب اضطراب خارجي ، في كثير من الأحيان بسبب المجال الكهرومغناطيسي. بسبب تكميم الحالات الذرية ، تتكون الأطياف الضوئية للذرات من خطوط فردية إذا كانت طاقة كمية الضوء لا تتجاوز طاقة التأين. عند الترددات العالية ، تصبح الأطياف الضوئية للذرات مستمرة. يتناقص احتمال إثارة ذرة بالضوء مع زيادة أخرى في التردد ، ولكنه يزداد بشكل حاد عند ترددات معينة مميزة لكل عنصر كيميائي في نطاق الأشعة السينية.

تُصدر الذرات المُثارة كمات ضوئية بنفس الترددات التي يحدث عندها الامتصاص.

يمكن أيضًا أن تحدث الانتقالات بين حالات الذرات المختلفة بسبب التفاعلات مع الجسيمات سريعة الشحن.

الخواص الكيميائية والفيزيائية للذرة

يتم تحديد الخصائص الكيميائية للذرة بشكل أساسي عن طريق إلكترونات التكافؤ - الإلكترونات الموجودة في الغلاف الخارجي. يحدد عدد الإلكترونات في الغلاف الخارجي تكافؤ الذرة.

تحتوي ذرات العمود الأخير من الجدول الدوري للعناصر على غلاف خارجي ممتلئ تمامًا ، ولانتقال الإلكترون إلى الغلاف التالي ، يجب توفير كمية كبيرة جدًا من الطاقة للذرة. لذلك ، فإن هذه الذرات خاملة ، ولا تميل إلى الدخول في تفاعلات كيميائية. ترقق الغازات الخاملة وتتبلور فقط في درجات حرارة منخفضة للغاية.

تحتوي ذرات العمود الأول من الجدول الدوري للعناصر على إلكترون واحد على الغلاف الخارجي ، وهي نشطة كيميائيًا. تكافؤهم هو 1. النوع المميز من الرابطة الكيميائية لهذه الذرات في الحالة المتبلورة هو الرابطة المعدنية.

تحتوي ذرات العمود الثاني من الجدول الدوري في الحالة الأرضية على 2 إلكترون s على الغلاف الخارجي. تمتلئ غلافها الخارجي ، لذا يجب أن تكون خاملة. لكن الانتقال من الحالة الأرضية بتكوين غلاف الإلكترون s2 إلى الحالة ذات التكوين s1p1 يتطلب القليل جدًا من الطاقة ، لذلك فإن هذه الذرات لها تكافؤ 2 ، لكنها تظهر نشاطًا أقل.

تحتوي ذرات العمود الثالث من الجدول الدوري للعناصر على التكوين الإلكتروني s2p1 في الحالة الأساسية. يمكن أن تظهر تكافؤات مختلفة: 1 ، 3 ، 5. ينشأ الاحتمال الأخير عندما يكتمل غلاف الإلكترون للذرة إلى 8 إلكترونات ويصبح مغلقًا.

الذرات الموجودة في العمود الرابع من الجدول الدوري للعناصر لها تكافؤ 4 (على سبيل المثال ، ثاني أكسيد الكربون CO2) ، على الرغم من أن التكافؤ 2 ممكن أيضًا (على سبيل المثال ، أول أكسيد الكربون CO). قبل هذا العمود ينتمي الكربون - عنصر يشكل مجموعة متنوعة من المركبات الكيميائية. يخصص فرع خاص من الكيمياء لمركبات الكربون - الكيمياء العضوية. العناصر الأخرى لهذا العمود - السيليكون والجرمانيوم في ظل الظروف العادية هي أشباه موصلات صلبة.

عناصر العمود الخامس لها تكافؤ 3 أو 5.

عناصر العمود السادس من الجدول الدوري في الحالة الأرضية لها تكوين s2p4 ودوران مشترك 1. لذلك ، فهي ثنائية التكافؤ. هناك أيضًا إمكانية انتقال الذرة إلى الحالة المثارة s2p3s "مع الدوران 2 ، حيث يكون التكافؤ 4 أو 6.

تفتقر عناصر العمود السابع من الجدول الدوري إلى إلكترون واحد في الغلاف الخارجي لملئه. هم في الغالب أحادي التكافؤ. ومع ذلك ، يمكنهم الدخول في مركبات كيميائية في حالات متحمسة ، مما يدل على تكافؤ 3،5،7.

تتميز عناصر الانتقال بملء غلاف s الخارجي قبل ملء القشرة d بالكامل. لذلك ، لديهم في الغالب تكافؤ 1 أو 2 ، ولكن في بعض الحالات ، يشارك أحد الإلكترونات d في تكوين روابط كيميائية ، ويصبح التكافؤ مساويًا لثلاثة.

عندما تتشكل المركبات الكيميائية ، يتم تعديل المدارات الذرية وتشوهها وتصبح مدارات جزيئية. في هذه الحالة ، تتم عملية تهجين المدارات - تكوين مدارات جديدة ، كمجموع محدد للمدارات الأساسية.

تاريخ مفهوم الذرة

اقرأ المزيد في مقال الذرات
مفهوم الذرة ، مثل الكلمة نفسها ، هو من أصل يوناني قديم ، على الرغم من تأكيد صحة فرضية وجود الذرات فقط في القرن العشرين. كانت الفكرة الرئيسية وراء هذا المفهوم لجميع القرون هي فكرة العالم كمجموعة من عدد هائل من العناصر غير القابلة للتجزئة والتي تتميز ببنية بسيطة للغاية وتوجد منذ بداية الزمن.

الدعاة الأوائل للعقيدة الذرية

كان الفيلسوف ليوكيبوس أول من دعا إلى التعاليم الذرية في القرن الخامس قبل الميلاد. ثم التقط الهراوة من قبل تلميذه ديموقريطوس. نجت أجزاء فقط من أعمالهم ، والتي يتضح منها أنها انبثقت عن عدد صغير من الفرضيات الفيزيائية المجردة إلى حد ما:

"الحلاوة والمرارة والحرارة والبرودة هي معنى التعريف ، في الواقع [فقط] الذرات والفراغ."

وفقًا لديموقريطس ، تتكون كل الطبيعة من ذرات ، وهي أصغر جزيئات المادة التي تستريح أو تتحرك في مكان فارغ تمامًا. كل الذرات لها شكل بسيط والذرات من نفس النوع متطابقة. يعكس تنوع الطبيعة تنوع أشكال الذرات وتنوع الطرق التي يمكن أن تتشابك بها الذرات مع بعضها البعض. اعتقد كل من ديموقريطس وليوكيبوس أن الذرات ، بعد أن بدأت في التحرك ، تستمر في التحرك وفقًا لقوانين الطبيعة.

كان الأصعب بالنسبة لليونانيين القدماء هو مسألة الواقع المادي للمفاهيم الأساسية للذرة. بأي معنى يمكن للمرء أن يتحدث عن حقيقة الفراغ إذا لم يكن له أي خصائص فيزيائية ، بغض النظر عن أي شيء؟ لا يمكن لأفكار ليوكيبوس وديموقريطس أن تكون بمثابة أساس مُرضٍ لنظرية المادة على المستوى المادي ، لأنها لم تشرح ما الذي لا تتكون منه الذرات ، ولا لماذا الذرات غير قابلة للتجزئة.

بعد جيل من ديموقريطس ، اقترح أفلاطون حله لهذه المشكلة: "أصغر الجسيمات لا تنتمي إلى عالم المادة ، بل إلى عالم الهندسة. وهي عبارة عن أشكال هندسية مختلفة للجسم تحدها مثلثات مسطحة.

مفهوم الذرة في الفلسفة الهندية

بعد ألف عام ، تغلغل التفكير المجرد لليونانيين القدماء في الهند وتبنته بعض مدارس الفلسفة الهندية. ولكن إذا كانت الفلسفة الغربية تعتقد أن النظرية الذرية يجب أن تصبح أساسًا ملموسًا وموضوعيًا لنظرية العالم المادي ، فإن الفلسفة الهندية كانت دائمًا تنظر إلى العالم المادي على أنه وهم. عندما ظهرت الذرية في الهند ، اتخذت شكل نظرية مفادها أن الواقع في العالم له عملية ، وليس مادة ، وأننا موجودون في العالم كروابط في عملية ، وليس كجلطات للمادة.

أي أن كلا من فلاسفة أفلاطون والهنود اعتقدوا شيئًا مثل هذا: إذا كانت الطبيعة تتكون من مشاركة صغيرة ، ولكن محدودة الحجم ، فلماذا لا يمكن تقسيمها ، على الأقل في الخيال ، إلى جسيمات أصغر ، والتي أصبحت موضوعًا. لمزيد من النظر؟

النظرية الذرية في العلوم الرومانية

كان الشاعر الروماني لوكريتيوس (96-55 قبل الميلاد) أحد الرومان القلائل الذين أبدوا اهتمامًا بالعلوم البحتة. في قصيدته عن طبيعة الأشياء (De rerum natura) ، بنى بالتفصيل الحقائق التي تشهد لصالح النظرية الذرية. على سبيل المثال ، الرياح التي تهب بقوة كبيرة ، على الرغم من عدم تمكن أحد من رؤيتها ، ربما تتكون من جزيئات تتسرب لرؤيتها. يمكننا أن نشعر بالأشياء من مسافة بعيدة عن طريق الرائحة والصوت والحرارة التي تنتشر دون أن نراها.

يربط Lucretius خصائص الأشياء بخصائص مكوناتها ، أي الذرات: الذرات السائلة صغيرة ومستديرة ، وهذا هو السبب في أن السائل يتدفق بسهولة ويتسرب من خلال المواد المسامية ، في حين أن الذرات الصلبة لها خطافات تربطها ببعضها البعض. وبنفس الطريقة ، تتكون أحاسيس الذوق المختلفة وأصوات جهارة الصوت المختلفة من ذرات ذات أشكال مناسبة - من بسيطة ومتناسقة إلى متعرجة وغير منتظمة.

لكن الكنيسة أدانت تعاليم لوكريتيوس ، لأنه قدم تفسيرًا ماديًا لها: على سبيل المثال ، فكرة أن الله ، بعد أن أطلق الآلية الذرية مرة واحدة ، لم يعد يتدخل في عملها ، أو أن الروح تموت مع جسم.

النظريات الأولى حول بنية الذرة

وصف جاليليو (1564-1642) إحدى النظريات الأولى حول بنية الذرة ، والتي لها بالفعل مخططات حديثة. وفقًا لنظريته ، تتكون المادة من جسيمات ليست في حالة سكون ، ولكنها تتحرك في جميع الاتجاهات تحت تأثير الحرارة ؛ الحرارة ليست سوى حركة الجسيمات. هيكل الجزيئات معقد ، وإذا حرمت أي جزء من غلافه المادي ، فإن الضوء سوف يندفع من الداخل. كان جاليليو أول من قدم ، وإن كان في شكل خيالي ، بنية الذرة.

أسس علمية

في القرن التاسع عشر ، حصل جون دالتون على أدلة على وجود الذرات ، لكنه افترض أنها غير قابلة للتجزئة. أظهر إرنست رذرفورد تجريبياً أن الذرة تتكون من نواة محاطة بجسيمات سالبة الشحنة - الإلكترونات.