ما بداخل نواة الذرة
تُعرَّف الذرة بأنها أصغر وحدة يمكنها الاحتفاظ بخصائص العنصر الكيميائي ، وتتكون الذرة من ثلاثة عناصر جسيمية رئيسية ، وهي البروتونات والنيوترونات والإلكترونات. كل من البروتونات والنيوترونات لها نفس الكتلة تقريبًا ، بينما كتلة الإلكترون لا تذكر.
تختلف مكونات الذرة في شحنتها ، فالبروتون يحمل شحنة موجبة ، والإلكترون شحنة سالبة ، بينما النيوترون بدون شحنة ، والذرة عادة بها أعداد متساوية من البروتونات والإلكترونات ، لذلك تصبح غير مشحونة. تهمة. شحن. يحاسب.
للإجابة على سؤال ما بداخل نواة الذرة ، نجد أنها تحتوي على بروتونات ونيوترونات ، لذا فهي مشحونة إيجابياً ، ويطلق على مركز الذرة اسم النواة.
تحتوي نواة الذرة على البروتونات والنيوترونات فقط بينما تدور الإلكترونات حول نواة الذرة ومن الممكن أن تكون الذرة حرة من خلال احتوائها على أعداد متساوية من الإلكترونات والبروتونات.
ما هي نواة الذرة
بعد أن نعرف ما بداخل نواة الذرة ، يمكننا تحديد نواة الذرة لأن نواة الذرة هي الجزء المركزي من الذرة الذي يتكون من نوعين من الجسيمات هما البروتونات والنيوترونات. تصبح النواة موجبة الشحنة والبروتونات الموجبة داخل النواة تساوي عدد الإلكترونات السالبة خارج النواة التي تدور حولها.
تسمى أحيانًا العدد الذري ، وتتكون جميع الذرات من هذه الجسيمات الثلاثة باستثناء الهيدروجين ، الذي يحتوي على بروتون واحد ، وإلكترون واحد ، ولا يحتوي على نيوترونات.
الخصائص الأساسية للذرة
بعد معرفة إجابة السؤال عما يوجد داخل نواة الذرة ، نذكر الخصائص الأساسية للذرة التي تتيح لنا التعرف على خصائص الذرة وسلوكها وما تحتويه ، ومن بين هذه الخصائص: التالي:
- يعتبر الرقم الذري من أهم خصائص الذرة لأنه يمثل عدد الشحنات الموجبة داخل النواة وهي بروتونات ، كما أنه يمثل عدد الإلكترونات السالبة حول النواة ، لذلك من المهم معرفة العدد الذري عندما نتحدث عن التفاعلات الكيميائية.
- تختلف الكتلة الذرية في النواة وفقًا لعدد النيوترونات الموجودة بالداخل ، حيث يؤثر عدد النيوترونات على كتلة الذرة ، بينما لا يؤثر على خصائصها ، على سبيل المثال ، تحتوي ذرة الكربون على 6 بروتونات و 6 نيوترونات ، والتي لها نفس خصائص نظير الكربون ، الذي يحتوي على 6 بروتونات و 8 نيوترونات ، ويختلفان فقط في الكتلة الذرية.
- تحتوي بعض أنواع المواد على نوع واحد من الذرات ، مثل الذهب ، بينما توجد بعض العناصر الأخرى التي تجمع مجموعة من الذرات لتكوينها ، مثل كلوريد الصوديوم.
- يحتوي كل عنصر على عدد مختلف من البروتونات حيث تحتوي ذرة الهيدروجين على بروتون واحد بينما تحتوي ذرة الكربون على 6 بروتونات.
- يوجد أكثر من 100 نوع من الذرات ، لكن 92 نوعًا فقط تحدث بشكل طبيعي والباقي يتم تصنيعه في المعامل.
- يمتلك جسم الإنسان حوالي 7 مليارات ذرة ، وتتغير 98٪ منها يوميًا
الفرق بين الإلكترونات والبروتونات
في سياق الحديث عن إجابة سؤال ما بداخل نواة الذرة ، من الضروري معرفة الفرق بين الإلكترونات والبروتونات ، لأن الإلكترونات والبروتونات هما المكونان الرئيسيان لنواة الذرة من أصل 3 المكونات ، وهناك فرق جوهري وواضح بينهما.
نظرًا لأن الإلكترون عبارة عن جسيم مشحون بشحنة سالبة والبروتون هو جسيم ذو شحنة موجبة ، فهناك اختلافات أساسية بينهما وهي:
- كما ذكرنا من قبل ، فإن الإلكترونات مشحونة سالبة بينما البروتونات موجبة الشحنة.
- توجد الإلكترونات خارج النواة على شكل مدارات ، بينما تشكل البروتونات والنيوترونات نواة الذرة.
- الإلكترونات عالية الحركة لأنها خارج النواة ، بينما البروتونات داخل النواة وبالتالي لا تتحرك.
- من السهل إزالة الإلكترونات وإضافتها لأنها في مدارات ، ولكن من الصعب إضافة أو إزالة البروتونات.
- تبلغ كتلة البروتون 2000 ضعف كتلة الإلكترون.
كيف بدأ اكتشاف الذرة؟
حاول العديد من الفلاسفة القدماء في العصور القديمة والوسطى اكتشاف مسألة الذرة ، وفي عام 450 قبل الميلاد اقترح الفيلسوف ديموقريطس أن المادة ليست سوى ذرات. بعد هذا الاقتراح بدأ اكتشاف الذرة على عدة مراحل وهي:
- في عام 1661 ، قال العالم الأيرلندي روبرت بويل إن العناصر الكيميائية هي أبسط أشكال المادة.
- ثم ، في عام 1789 ، قام الفرنسي أنطوان لافوازييه ، المعروف بأب الكيمياء الحديثة ، بتجميع قائمة بالعناصر الكيميائية التي كان يعلم أنه لا يمكن تفكيكها بواسطة تفاعل كيميائي ، مما أدى بعد ذلك إلى الجدول الدوري الكامل.
- بعد ذلك ، وخاصة في عام 1803 ، قدم العالم الإنجليزي جون دالتون النظرية الذرية للمادة ، والتي أدرك منها أن كل عنصر يتكون من مجموعة من الذرات.
- وجد الكيميائي الروسي دميتري مندليف طريقة أكثر منطقية لترتيب العناصر الكيميائية فيما يسمى بالجدول الدوري.
- اكتشف الفيزيائي الفرنسي هنري بيكريل النشاط الإشعاعي بالصدفة.
- في عام 1919 ، اكتشف الكيميائي البريطاني فرانسيس أستون عددًا من النظريات الذرية باستخدام مطياف الكتلة.
- كان أول من قام بالانشطار النووي هو العالم الألماني أوتو هانوفريتز.
- اكتشف الفيزيائيون في القرن الماضي سلسلة من القوى الأساسية التي تربط العديد من الجسيمات الصغيرة معًا لتكوين ذرة.
- في عام 2013 ، استخدم العلماء مجهرًا كميًا لالتقاط الصورة الأولى لذرة الهيدروجين من الداخل.
الانشطار النووي
الانشطار النووي هو العملية التي يتم من خلالها انقسام نواة الذرة إلى جزأين أو أكثر ، وبهذه العملية يتم تحويل مادة إلى أخرى.
تنتج عملية الانشطار هذه نيوترونات وفوتونات عالية الطاقة وجزيئات نووية مثل جسيمات ألفا ، مما ينتج عنه توليد كميات هائلة من الطاقة الحرارية والإشعاعية.
تستخدم عملية الانشطار لإنتاج الكهرباء في المفاعلات النووية كما تستخدم في إنتاج الأسلحة النووية ، ومن العناصر المهمة في الإنتاج اليورانيوم والبلوتونيوم.
اكتشاف الانشطار النووي
كان اكتشاف الانشطار النووي من أهم الاكتشافات الفيزيائية العظيمة في القرن العشرين ، فكيف تم اكتشاف الانشطار النووي؟
حدث اكتشاف الانشطار النووي عندما كان ليز مايتنر وأوتو هان ، الباحثان في معهد القصير في برلين ، يعملان على جزء من دراستهما للعناصر المشعة ، حيث يقصفان ذرات اليورانيوم بالبروتونات الحرة. فشلت التجربة.
بحث كل منهم في هذه التجربة على معادن كيميائية ثقيلة أخرى ، لذا كانت النتيجة المتوقعة لكل عنصر هي ما تنبأت به ليز في معادلاتها الفيزيائية ، لكن اليورانيوم دائمًا فشل في نتائجها وعدم معرفة ما فشل.
لذلك استخدم الثنائي الباريوم مع الراديوم المشع في وجود اليورانيوم ، لكن ذلك فشل أيضًا إلى أن اكتشفت مايتنر أنه عندما يصطدم اليورانيوم بالبروتونات الحرة فإنه ينقسم إلى ذرتين مختلفتين ، لذلك عرفت مايتنر أين كانت الإجابة على سؤالها وهذا صحيح الشيء الذي يجب فعله هو ضرب اليورانيوم بالبروتونات الحرة لإنتاج المزيد من الباريوم.
أنواع الانشطار النووي
يحدث الانشطار النووي بتقسيم نواة الذرة وينقسم هذا الانشطار إلى نوعين إما يحدث بشكل طبيعي أو من خلال العمل في المعامل ، نوعا الانشطار النووي هما:
الانشطار النووي الصناعي
هذا ما يحدث بتوجيه سلسلة من النيوترونات عالية الطاقة نحو نواة عنصر مشع مثل اليورانيوم ، بحيث يتفاعل هذا العنصر وينقسم ، ونتيجة لانشطاره يتم إنتاج كمية كبيرة من الطاقة النووية ، مصحوبة النيوترونات الأخرى ، وهذه النيوترونات تبدأ دورها في تحفيز هذا العنصر ، مما يؤدي إلى إعادة توزيعه.
الانشطار النووي العفوي
تعتبر من الظواهر النادرة حيث تنقسم نواة العنصر المشع إلى نوى صغيرة وتكون هذه النواة مستقرة دون الحاجة إلى أي تدخل خارجي بسبب عدم القدرة على السيطرة عليها وندرة حدوثها وتعتبر غير مجدية. ، على عكس الانشطار الصناعي.
الذرة هي واحدة من أصغر جزيئات التفاعل الكيميائي ، والتي تحمل بداخلها جزيئات أصغر ، وهذه الجسيمات الصغيرة تزيد من الرغبة في التعرف عليها وتمييزها.