تتكون كل المادة من عناصر.لكن لماذا كل شيء حولنا مختلف جدًا؟ الجواب مرتبط بالجسيمات الدقيقة. يطلق عليهم البروتونات. على عكس الإلكترونات ذات الشحنة السالبة ، فإن هذه الجسيمات الأولية لها شحنة موجبة. ما هذه الجسيمات وكيف تعمل؟
أي الجسيمات الأولية لها تأثير إيجابيتهمة؟ كل ما يمكنك لمسه ورؤيته والشعور به يتكون من الذرات ، وهي أصغر وحدات البناء التي تتكون منها المواد الصلبة والسوائل والغازات. إنها صغيرة جدًا بحيث لا يمكن فحصها عن كثب ، ولكن أشياء مثل جهاز الكمبيوتر الخاص بك والمياه التي تشربها وحتى الهواء الذي تتنفسه تتكون. هناك أنواع عديدة من الذرات ، بما في ذلك الأكسجين والنيتروجين والحديد. كل من هذه الأنواع يسمى العناصر.
الذرات متشابهة جدا ، ولكن كميات مختلفةالبروتونات تجعلها نوعًا فريدًا من العناصر. على سبيل المثال ، تحتوي ذرات الأكسجين على 8 بروتونات ، ولذرات الهيدروجين 1 فقط ، وذرات الذهب 79. يمكنك معرفة الكثير عن الذرة ببساطة عن طريق حساب بروتوناتها. تقع هذه الجسيمات الأولية في اللب نفسه. في البداية ، كان يعتقد أنها جسيم أساسي ، لكن الدراسات الحديثة أظهرت أن البروتونات تتكون من مكونات أصغر - الكواركات.
أي الجسيمات الأولية لها تأثير إيجابيتهمة؟ هذا بروتون. هذا هو اسم الجسيم دون الذري الموجود في نواة كل ذرة. في الواقع ، عدد البروتونات في كل ذرة هو العدد الذري. حتى وقت قريب ، كان يعتبر جسيمًا أساسيًا. ومع ذلك ، أدت التقنيات الجديدة إلى اكتشاف أن البروتون يتكون من جزيئات أصغر تسمى الكواركات. الكوارك هو جزء أساسي من المادة لم يتم اكتشافه إلا مؤخرًا.
الجسيمات الأولية لها إيجابيةتسمى الشحنة بروتون. يمكن تشكيل هذه العناصر كنتيجة لظهور النيوترونات غير المستقرة. بعد حوالي 900 ثانية ، يتحلل النيوترون الذي ارتد عن النواة إلى جسيمات أولية أخرى للذرة: بروتون وإلكترون ومضاد للنوترينو.
تتميز العناصر بذريتهاهيكل يتكون من الجسيمات الأولية تحت الذرية: البروتونات والنيوترونات والإلكترونات. تقع المجموعتان الأوليان في نواة (مركز) الذرة ولديهما وحدة كتلة من الكتلة الذرية. تقع الإلكترونات خارج النواة ، في مناطق تسمى "الأصداف". إنهم لا يزنون شيئًا تقريبًا. عند حساب الكتلة الذرية ، يوجه الانتباه فقط إلى البروتونات والنيوترونات. كتلة الذرة هي مجموعها.
تلخيص الكتلة الذرية لجميع الذرات في الجزيء ،من الممكن تقييم الوزن الجزيئي الذي يعبر عنه بوحدات الكتلة الذرية (ما يسمى دالتون). يزن كل من الجسيمات الثقيلة (النيوترون والبروتون) كتلة ذرية واحدة ، لذا فإن ذرة الهيليوم (He) ، التي تحتوي على بروتونين ونيوترون وإلكترونين ، تزن حوالي أربع وحدات من الكتلة الذرية (بروتونان بالإضافة إلى نيوترون). بالإضافة إلى الموقع والكتلة ، فإن لكل جسيم دون ذري خاصية تسمى "الشحنة". يمكن أن تكون "إيجابية" أو "سلبية".
تميل العناصر التي لها نفس الشحنة إلى الانعكاسبعضها البعض ، والأشياء ذات الشحنات المتقابلة تميل إلى جذب بعضها البعض. ما الجسيمات الأولية التي لديها شحنة موجبة؟ هذا بروتون. النيوترونات ليس لديها شحنة على الإطلاق ، مما يمنح النواة شحنة موجبة كاملة. لكل إلكترون شحنة سالبة ، وهي مساوية في القوة للشحنة الموجبة للبروتون. تنجذب إلكترونات وبروتونات النواة لبعضها البعض ، وهذه هي القوة التي تربط الذرة ببعضها ، مثل قوة الجاذبية ، التي تحمل القمر في مدار حول الأرض.
ما الجسيمات الأولية التي لديها شحنة موجبة؟ الجواب معروف: البروتون. علاوة على ذلك ، فهي تساوي في الحجم وحدة شحن الإلكترون. ومع ذلك ، فإن كتلته عند الراحة 1.67262 × 10-27 كيلوغرام ، وهو 1836 ضعف كتلة الإلكترون.تشكل البروتونات ، جنبًا إلى جنب مع الجسيمات المحايدة كهربائيًا التي تسمى النيوترونات ، جميع النوى الذرية ، باستثناء الهيدروجين. تحتوي كل نواة لعنصر كيميائي معين على نفس عدد البروتونات. يحدد العدد الذري لهذا العنصر موقعه في الجدول الدوري.
الجسيمات الأولية لها إيجابيةالشحنة هي بروتون ، يعود اكتشافها إلى أقدم دراسات البنية الذرية. عند دراسة تدفقات الذرات والجزيئات الغازية المتأينة التي تمت إزالة الإلكترونات منها ، تم تحديد جسيم إيجابي ، وهو ما يعادل كتلة ذرة الهيدروجين. أظهر إرنست رذرفورد (1919) أن النيتروجين ، عندما يقذف بجزيئات ألفا ، ينبعث ما يبدو مثل الهيدروجين. بحلول عام 1920 ، قام بعزل جسيم أولي من نوى الهيدروجين ، واصفا إياه بالبروتون.
بحوث فيزياء الجسيمات عالية الطاقة فيفي نهاية القرن العشرين ، تم تحسين الفهم الهيكلي لطبيعة البروتون داخل مجموعة الجسيمات دون الذرية. لقد تبين أن البروتونات والنيوترونات تتكون من جزيئات أصغر ويتم تصنيفها على أنها باريونات - وهي جسيمات تتكون من ثلاث وحدات أولية للمادة تعرف باسم الكواركات.
الذرة هي جزء صغير من المادة التييمثل عنصرًا محددًا. لبعض الوقت كان يعتقد أنه كان أصغر جزء من المادة يمكن أن يوجد. ولكن في نهاية القرن التاسع عشر وبداية القرن العشرين ، اكتشف العلماء أن الذرات تتكون من جزيئات دون ذرية معينة ، وبغض النظر عن العنصر ، فإن نفس الجسيمات دون الذرية تشكل ذرة. عدد الجسيمات دون الذرية المختلفة هو الشيء الوحيد الذي يتغير.
يدرك العلماء الآن أن هناك العديد من الذرات الفرعيةالجسيمات. ولكن لكي تكون ناجحًا في الكيمياء ، تحتاج حقًا إلى التعامل مع ثلاثة بروتوكولات رئيسية فقط: البروتونات والنيوترونات والإلكترونات. يمكن شحن المادة كهربائيًا بإحدى طريقتين: إيجابية أو سلبية.
كجسيمات أولية لها إيجابييسمى التهمة؟ الجواب بسيط: البروتون هو الذي يحمل وحدة واحدة من الشحنة الموجبة. وبسبب وجود الإلكترونات ذات الشحنة السالبة ، تكون الذرة نفسها محايدة. في بعض الأحيان يمكن لبعض الذرات أن تكسب أو تفقد الإلكترونات والحصول على شحنة. في هذه الحالة ، تسمى عادة الأيونات.
للذرة نظام منتظم ومنظمهيكل يوفر الاستقرار وهو مسؤول عن جميع أنواع خصائص المادة. بدأت دراسة هذه الجسيمات دون الذرية منذ أكثر من مائة عام ، والآن نعرف بالفعل الكثير عنها. وجد العلماء أن معظم الذرات فارغة وقليلة السكان بواسطة "الإلكترونات". وهي عبارة عن جزيئات ضوئية سالبة الشحنة تدور حول الجزء الثقيل المركزي ، والتي تشكل 99.99٪ من إجمالي الكتلة الذرية. كان اكتشاف طبيعة الإلكترونات أسهل ، ولكن بعد العديد من الدراسات الرائعة ، أصبح من المعروف أن النواة تحتوي على بروتونات موجبة ونيوترونات محايدة.
المفتاح لفهم معظم خصائص المادةيتألف من حقيقة أن كل وحدة في عالمنا تتكون من ذرات. هناك 92 نوعًا طبيعيًا من الذرات ، وهي تشكل الجزيئات والمركبات وأنواع أخرى من المواد لخلق عالم معقد من حولنا. على الرغم من أن اسم "الذرة" مشتق من الكلمة اليونانية átomos ، التي تعني "غير قابلة للتجزئة" ، فقد أظهرت الفيزياء الحديثة أنها ليست لبنة البناء النهائية للمادة وأنها "مقسمة" حقًا إلى جسيمات دون ذرية. هم الكيانات الأساسية الحقيقية التي تشكل العالم كله.
