الذرة وأجزاؤها

استُخدِمَ مصطلح "الذرَّة" في اليونان القديمة من قِبَل الفيلسوف ديموقريطس، ولم تصبح مسألةُ الذرة علميةً حتى القرن التاسع عشر؛ حين أُجريَت أولى التجارب القائمة على الأدلة.

تبيَّن أنَّ الذرَّة هي أصغر جزء من أيَّة مادة بعد تقسيمها، مع بقائها محتفظة بهويتها الكيميائية.

تتكوَّن الذرة من نواة مركزية ثقيلة محاطة بسحابة جسيمات سالبة الشُّحنة (الإلكترونات)، وتحتوي نواتها جسيمات موجبة الشحنة (بروتونات) وأخرى متعادلة كهربائيًا (نوترونات).

عندما تمتلك الذرَّات العدد نفسه من البروتونات وعددًا مختلفًا من النوترنات، فإنها تنتمي للعنصر الكيميائي ذاته، لكنَّها تُعرف باسم: النظائر؛ إذ تتشابه بخاصيَّاتها الكيميائية وتختلف بخاصيَّاتها الفيزيائية والنَّووية، وعادةً ما تكون النظائر غير مستقرة.

عدد بروتونات النواة هو العدد الذري، وهو ما يميِّز العناصر عن بعضها؛ فمثلًا ذرات الهيدروجين تحتوي جميعها على بروتون واحد والهيليوم على بروتونين والكلور على سبعة عشر بروتونًا، أما البروتون بحدِّ ذاته فيتكوَّن من جسيمات أصغرَ تُدعى الكواركات (وكذلك الأمر بالنسبة للنوترون)، في حين أنه لا يتألَّف الإلكترون من جسيماتٍ أصغر منه؛ ولذلك فهو يصنَّف جسيمًا أساسيًّا (1).

يتألَّف البروتون من كواركين "علويين" وواحد "سفلي"، في حين أنه يتألَّف النوترون من كوارك "علوي" وكواركين "سفليين"، ومسؤولية تماسك الكواركات مع بعضها تقع على عاتق جسيمات تدعى: الغلوونات (2).

تتحد الذرات مع بعضها بعضًا فتتشكَّل العناصر والمركَّبات. العنصر مادة كيميائية تتكون من نوع واحد من الذرات، بينما الجزيء (المركب) فهو اتحاد ذرتين أو أكثر من نوعين مختلفين من الذرات.

تكون الذرةُ معتدلة كهربائيًّا لتساوي عدد إلكتروناتها وبروتوناتها، لكن يُمكن للذرة أن تكتسب أو تخسر إلكترونًا أو أكثر؛ فتتحول عندئذٍ إلى "أيون" (3)

تنتمي الإلكترونات والبروتونات والنوترونات إلى عائلةٍ واحدةٍ كبيرة من الجسيمات (استنادًا إلى النَّموذج المعياري في الفيزياء الذريَّة) تدعى: الفيرميونات، تمييزًا لها عن عائلةٍ أخرى تدعى: الليبتونات.

تتَّحد الفيرميونات والليبتونات سويَّةً لتشكيل اللبنات الأساسيَّة لكل ما نراه في الكون من حولنا (1).

أما فيما يتعلَّق بكتلة الذرَّة، فكيف تُحدَّد؟

من الصعب جدًا قياس الكتلة الفعلية للذرة بحالة السكون استنادًا إلى التِّقنيات الحاليَّة؛ فأضخم الذرات خفيفة (وصغيرة) جدًا. لكنَّا نعرف كتلة الذرَّة نظريًّا بمقدارٍ على درجةٍ عالية من الدقَّة.

تأتي أغلب كتلة الذرة من البروتونات والنوترونات؛ أي من نواتها، والإلكترونات هي الأقل كتلة بالذرة. تبلغ كتلة البروتون 1836 ضعف كتلة الإلكترون، بينما تبلغ كتلة النوترون 1839 ضعف كتلة الإلكترون؛ وهو الجسيم الأضخم في الذرَّة.(1)

المصادر: