إكتشاف مكونات الذرة

تصورات العلماء للذرة على مدار التاريخ
تصور ديمواقريطس (علماء الإغريق)
في نهاية القرن قبل الميلاد.تصور ديموقريطس (democrite) ان المادة تتكون من ذرات.. اي دقائق مادية غير قابلة للتجزئة تسمى الذرة أى غير قابلة للتجزأة.
تصور أرسطو عن الذرة
رفض أرسطو فكرة الذرة التي أثارها الإغريق وتبنى فكرة أن جميع المواد مهما اختلف تركيبها البنائى فإنها تتكون من أربع مكونات هما : النار والهواء والماء والتراب أن هذه المواد الأربعة تختلف في نسبتها من مادة إلى أخرى.
تصور دالتون-1766-1844
بين دالتون (dalton)ان فكرة ارسطو خاطئة وتبنى نظرية ديموقريطس.وقد اعتبر- بدون منازع- اب النظرية الذرية, ويعود اليه الفضل في اكتشاف أشعة المهبط
تصور (فارادي)(1791_1867)
فسر فارادي.في القرن التاسع عشر موصلية المحاليل المائية للتيار الكهربائي بتواجد الايونات في المحاليل.بما اعطى دفعة كبيرة للابحاث حول بنية الذرة
اكتشاف طومسون سنة (1856-1940)
اكتشف طومسون سنة 1881 الالكترون وحاز على جائزة نوبل سنة 1926
اكتشاف رذرفود (1937-1871)
قام ردرفورد في سنة 1911 بأبراز نوات الذرة وحاز على جائزة نوبل
اقتراح بوهر سنة (1962-1825)
في سنة 1913 اقترح بوهر.بناء على اعمال ردرفورد.نمودجا للذرة.واول من اكتشف الطيف الانبعاثى. يشبه نموذج بوهر النظام الشمسي المصغر.تدور الالكنرونات وفق مدارات دائرية حول النواة ولكن جاء العالم ماكسويل ليثبت خطأ هذا التشبيه في نظرية راذرفورد حيث قال ان الالكترون يدور في مدار دائرى حول النواة مما يؤدى إلى نقص نصف القطر تدريجيا حتى يصبح المدار حلزونى وتسقط الذرة في النواة وهذا مالايحدث في الطبيعة. جاء بوهر ليؤكد على ان دوران الالكترون لايصاحبه انبعاث اشعاعى لذلك وفق بين راذرفورد وماكسويل.
اكتشاف مكونات الذرة



تعلم أن الذرة ليست أصغر جزء من المادة فهي تحتوي الكترونات وبروتونات ونيوترونات
ولكن كيف تم اكتشاف كل مكون من مكونات الذرة.

لم يكن لمفهوم الإلكترون أن يظهر لولا اعلان اليساندرو فولتا في العشرين من آذار مارس عام 1800 عن اختراعه لعمود فولتا ، وهو الصورة البدائية للعمود الجاف (البطارية) عندما جمع بين معدنين مختلفين هما الخارصين و الفضة بعد أن فصل بينهما بقطعة من قماش بللها في محلول من ملح ، وربط هذا الزوج بمثله ثم بمثله فلما تسلسلت ، أعطت السلسلة تياراً كهربائياً ضعيفاً ، تزداد قوته بزيادة طول السلسلة.

أوقد هذا الاختراع شعلة في رأس جونز برزيليوس وأخذ يعمل على امرار الكهرباء القادمة من عمود فولتا خلال محاليل المركبات.
وأعلن بعد عامين من اختراع عمود فولتا أن العناصر المعدنية (الأيونات الموجبة من محلول المركب بالمفهوم الحديث(.
تذهب دائماً الى القطب السالب المربوط بعمود فولتا ، بينما العناصر غير المعدنية (الأيونات السالبة من محلول المركب بالمفهوم الحديث) تذهب دائماً الى القطب الموجب .

عام 1806 قام الشاب الإنجليزي همفري دافي في معمله بصنع بطارية فولتية قوية من النحاس ، وفي أكتوبر تشرين أول من ذلك العام أجرى الطاقة الكهربائية التي جاءت من مائة وخمسين عموداً في وعاء يحتوي على البوتاس السائح ، وبعد برهنته ظهرت كرات من مادة كالفضة على الطرف السالب من سلك البلاتين المتصل بالبطارية ، لم تلبث أن اشتعلت من ذات نفسها ولم يكن هذا العنصر الذي فصله إلا عنصر البوتاسيوم.
وبذلك الكشف يكون دافي قد فتح باباً واسعاً للكيميائيين لاستخلاص العناصر
مكونــــــــات الـــــــــــذرة.

-1النـواة : وهي صغيرة الحجم موجبة الشحنة وثقيلة الوزن بالنسبة لباقي مكونات الذرة .
-2 المحيط الخارجي : وهو عبارة عن مجموعـة مستويات تتحـرك فيها الإلكترونات حول النواة
بسرعة هائلة ، والمحيط الخارجي كبير الحجم مقارنة بالنواة وسالب الشحنة وخفيف الوزن
أي أن صفاته تعاكس صفات النواة ويجب أن يذكر من الآن أننا عند الرسم على الورق
لا نستطيع أن نراعي نسبة حجم النواة إلى حجم المحيط وهي 1 : 10000 .
تحوي النواة نوعين من الدقائق هي :
-1البروتونات (Protons) : المقطع (Proto) يعني الأصل أو الأساس ،
وهذا هو المكون الأولي للذرة والمسؤول عن خواصها ، والبروتونات دقائق تحمل شحنة موجبة (+) وثقيلة الوزن .
-2 النيوترونات (Neutrons ) : هذه الدقيقة متعادلة ولا تحمل شحنة وهذا هو معنى كلمة نيوترون.
النيوترونات هي اثقل دقائق الذرة وزنـاً فـوزن النيوترون اكبر بمقدار ضئيل من وزن البروتون .
أما مستويـات المحيط الخارجي فتتحرك فيها دقائق من نـوع ثالث هي الإلكترونات
(Electrons) ومقطع (Electo ) معناه ) كهربائي ( ، والإلكترون دقيقة تحمل شحنة
سالبة (-) معادلة بالضبط لشحنة البروتون الموجبة ، أما وزنه فهو خفيف جدا ويعادل
1/1836 من وزن البروتون .
حجــــــــم الــــــــذرة.


لا يمكن تحديد حجم الذرة بسهولة حيث أن المدارات الإلكترونية ليست ثابتة ويتغير حجمها بدوران الإلكترون فيها . ولكن بالنسبة للذرات التى تكون فى شكل بلورات صلبة يمكن تحديد المسافة بين نواتين متجاورتين وبالتالى يمكن عمل حساب تقديري لحجم النواة والذرات التى لا تشكل بلورات صلبة يتم إستخدام تقنيات أخرى تتضمن حسابات تقديرية.

سر تماسك النواة
القوة التي تتمتع بها النواة تعمل على ربط أجزاء النواة في نقطة واحدة وذلك بغض النظر
عن عدد البروتونات الموجودة في النواة و تعتبر هذه القوة واحدة من أقوى أربع قوى في الطبيعة .
صنفت القوى الأساسية في الطبيعة إلى أربع قوى هي : القوى النووية الشديدة - القوى النووية الضعيفة
القوى الكهرطيسية - القوى الثقالية .
تسمى هذه القوة بالقوة النووية nuclear force وهي من النوع الشديد ألا أن هذه القوة
ذات مدى صغير للغاية ويقدر بالفيرمي(F) – وهي وحدة قياس الأبعاد النووية حيث :

1F=10^-13(cm)=10^-15(m)

وتجدر الإشارة أنه بعد هذه المسافة أي ( 2F ) كحد أقصى تصبح القوة التنافرية repulsive force
هي المسيطرة والتي تعمل كحاجز كولوني يصد اقتراب أي جسيم من النوة .
إذاً القوة النووية تعمل على جذب النكليونات معاً وهذه القوة مستقلة عن نوع النيكلون
سواءً كان بروتون أو نيوترون , وإن الأجزاء غير المتلامسة لا تؤثر على بعضها أبداً.
إن القوة النووية الشديدة تختلف من نواة إلى أخرى , فتكون هذه القوة من اجل النوى المتوسطة
(( Z>25 وz<70 )) ومن أجل النوى الثقيلة تكون أقل.
إذاً نستنتج انه بزيادة عدد البروتونات في النواة يؤدي إلى زيادة قوى التنافر وذلك على حساب القوى النووية
وتسمى هذه القوى التنافرية بالقوى الكولونية coulomb force وهي تعاكس في اتجاهها القوى النووية
وهي تتناقص مع البعد الوسطي بين البروتونات ,هذا البعد يلاحظ بزيادة عدد النيوترونات حول البروتون
وأنه من اجل كل نواة ذرة ذات عدد محدد من البروتونات هنالك عدد أصغري من النيوترونات
لكي لا تصبح قوة كولون كبيرة وبالتالي يؤدي إلى تحطم النواة.
النشاط الإشعاعي للمواد المشعة.
النشاط الإشعاعي للمواد المشعة Radio activity هو التحلل الذاتي لنواة ذرة المادة المشعة
وهذا التحلل يختلف من مادة لأخرى ليعطي نوعيات مختلفة من الإشعاعات مثل إشعاع بيتا
أو إشعاع جاما.
والنواة تحتوي على البروتونات والنيترونات وتحاط بالالكترونات التي تدور حول النواة
ومن المعروف أن الالكترونات تحتوي على شحنة سالبة وأن البروتونات تحتوي على
شحنة موجبة أما النيترونات فهي متعادلة.