الذرة

من التأمل إلى التجربة

في القرن الخامس قبل الميلاد رأى الإغريقيان لوقيبوس وديموقريطس أن تقطيع المادة مرارًا لا بد أن ينتهي بحبيبات لا تنقسم سمّياها «أتوموس»، وانتقلت الفكرة عبر قصيدة الروماني لوكريتيوس «في طبيعة الأشياء». وناقش متكلمو الإسلام كذلك فكرة «الجوهر الفرد» الذي لا يتجزأ. وبعد أن طغت عليها عناصر أرسطو الأربعة، أحيا جون دالتون الذرية عام 1808 حين قال إن لكل عنصر ذرات بوزن مميز وإن المركبات تجمعها بنسب عددية صحيحة. ومع ذلك عدّ علماء أواخر القرن التاسع عشر كإرنست ماخ الذرات افتراضًا مريحًا. وفي 1905 فسّر ألبرت أينشتاين ارتجاف حبوب اللقاح في الماء، أي الحركة البراونية، بتصادم الجزيئات، وأكد جان بيران ذلك تجريبيًا عام 1909 فحُسم الجدل حول وجود الذرات.

كيف تغيرت النماذج الذرية

في 1897 بيّن ج. ج. طومسون أن أشعة المهبط جسيمات سالبة أخف كثيرًا من الذرات، هي الإلكترونات، واقترح نموذج «كعكة الزبيب». وفي 1911 رأى إرنست رذرفورد أن بعض جسيمات ألفا المطلقة على رقاقة ذهب ترتد، فاستنتج أن كتلة الذرة كلها تقريبًا في نواة مركزية ضئيلة. وفي 1913 فسّر نيلز بور طيف الهيدروجين بإلكترونات لا تشغل إلا مدارات طاقة محددة، وبعد معادلة إرفين شرودنغر الموجية عام 1926 صار الإلكترون يُصوَّر سحابة احتمال (مدارًا) لا مسارًا، وهي ذرة ميكانيكا الكم. وأظهر اكتشاف جيمس تشادويك للنيوترون عام 1932 أن النواة تضم بروتونات ونيوترونات، وهذه بدورها مكونة من الكواركات.

ما مدى صغرها وفراغها

يبلغ عرض الذرة نحو جزء من عشرة ملايين من المليمتر، فلو كُبّرت تفاحة إلى حجم الأرض لصارت ذراتها بحجم التفاح تقريبًا. والنواة أصغر بنحو مئة ألف مرة، فلو كانت الذرة بحجم ملعب كرة قدم لكانت النواة حبة بازلاء في وسطه. فالذرة فارغة كلها تقريبًا، وتأتي الصلابة من التنافر الكهربائي بين الإلكترونات ومن تأثيرات كمومية. ويحدد عدد البروتونات، أي العدد الذري، نوع العنصر، وترتيب العناصر به يعطي الجدول الدوري. وتمتص الإلكترونات الضوء وتطلقه حين تنتقل بين مستويات الطاقة، وقد تنشطر الأنوية الثقيلة فتطلق طاقة هائلة في الانشطار النووي. وقد جعل مجهر المسح النفقي الذي بناه غيرد بينيغ وهاينريش رورر عام 1981 الذرات المنفردة مرئية لأول مرة.

الأسئلة الشائعة

هل يمكننا رؤية الذرات فعلًا؟

ليس بالمجاهر الضوئية العادية لأن الذرات أصغر كثيرًا من طول موجة الضوء، لكن مجاهر المسح النفقي والقوة الذرية والمجاهر الإلكترونية الحديثة تصوّر ترتيب الذرات.

هل يمكن تقسيم الذرة؟

رغم اسمها، تتكون الذرة من إلكترونات وبروتونات ونيوترونات، والبروتونات والنيوترونات مكونة من كواركات، لكن التفاعلات الكيميائية لا تقسم الذرات أبدًا.

تاريخ مراجعة المصادر: 2026-10-26

المراجع

1. Lucretius. De Rerum Natura (M. F. Smith, Trans., 2001). Indianapolis: Hackett.
2. Dalton, J. (1808). A New System of Chemical Philosophy (Vol. 1). Manchester: R. Bickerstaff.
3. Einstein, A. (1905). Über die von der molekularkinetischen Theorie der Wärme geforderte Bewegung von in ruhenden Flüssigkeiten suspendierten Teilchen. Annalen der Physik, 17, 549–560.
4. Thomson, J. J. (1897). Cathode rays. Philosophical Magazine, 44(269), 293–316.
5. Perrin, J. (1909). Mouvement brownien et réalité moléculaire. Annales de Chimie et de Physique, 18, 5–114.
6. Rutherford, E. (1911). The scattering of α and β particles by matter and the structure of the atom. Philosophical Magazine, 21(125), 669–688.
7. Bohr, N. (1913). On the constitution of atoms and molecules. Philosophical Magazine, 26(151), 1–25.
8. Schrödinger, E. (1926). Quantisierung als Eigenwertproblem. Annalen der Physik, 79(4), 361–376.
9. Chadwick, J. (1932). Possible existence of a neutron. Nature, 129(3252), 312.
10. Binnig, G., Rohrer, H., Gerber, C., & Weibel, E. (1982). Surface studies by scanning tunneling microscopy. Physical Review Letters, 49(1), 57–61.