اكتشاف الذرات - Atoms

تم اكتشاف الذرات عام : 1802م

ما هو اكتشاف الذرات؟

• الذرة هي الجسيم الأصغر في الوجود لأي عنصر كيمياوي

من هو مكتشف الذرات؟

• جون دالتون John Dalton

لماذا يعد اكتشاف الذرات ضمن أعظم 100 اكتشاف في التاريخ؟

تعتمد العوالم الحديثة للفيزياء والكيمياء على معرفة ودراسة عالم الذرات. ولكن لم يستطع أحد رؤية الذرة على حقيقتها لحين اكتشاف المجهر الإلكتروني عام 1938م. قبلها بقرون، عُرفت الذرة بشكل جيد وكانت جزءاً هاماً من البحث الكيميائي والفيزيائي.

كان جون دالتون من عرّف الذرة متيحاً لزملائه العلماء الفرصة للبحث الجاد على هذا المستوى الدقيق. الذرة هي أصغر جزء من أي عنصر واللبنة الأساسية للمادة، إذ بني المركبات الكيميائية جميعها من ارتباطات ذرية.

نظرًا لكون فهم الذرة أساساًً لفهم الكيمياء والفيزياء باختلاف تشعباتهما، فإن اکتشاف دالتون يعد من نقاط التحول الهامة في الحقل العلمي، كما وقلّد صاحبه لقب أب علم الفيزياء الحديث على حد رأي الكثيرين.

كيف جاء اكتشاف الذرات؟

في القرن الخامس قبل الميلاد، افترض كل من ليوسيبوس من ميليتوس Leucippus of Miletus وديموقريطس من أبديرا Democritus of Abdera إمكانية تفتيت المادة إلى قطع أصغر فأصغر. فأطلقا على ذلك الجزء الذي لا يمكن تفتيته إلى قطع أصغر اسم atom أو «الذرة». استعمل غاليليو ونيوتن لفظة الذرة بنفس مدلولها السابق، أما روبرت بویل وأنطوان لافوازيه فكانا أول من استعمل لفظة element أو «عنصر» لوصف مادة كيميائية حديثة الاكتشاف. كان كل هذا العمل، على أية حال مبنية على نظرية فلسفية عامة، وليس على المراقبة والإثبات العلميين.

ولد جون دالتون John Dalton عام 1766م بالقرب من مدينة مانشستر الإنجليزية ونشأ وسط عائلة متزمتة من جماعة الأصحاب"ª.

بحرمانه من تعليم مدرسي نظامي، قضى دالتون 20 سنة في دراسة علم الأرصاد الجوية والتدريس بكليات دينية. بنهاية هذه الفترة المذكورة، التحق بالمجمع الفلسفي وقدم نشاطات كثيرة في هذا المجال، تتضمن تقارير عن البارومتر، المحرار، الهيغرومتر، تساقط المطر، تكوين السحب، التبخر، رطوبة الجو وتكوين الندى. تضمن كل تقرير بدوره نظريات جديدة ونتائج بحثية متطورة.

سرعان ما ذاع صيت دالتون كونه صاحب تفكير إبداعي خلاق، وتفرغ تماماً للبحث العلمي. في عام 1801م، حوّل اهتمامه من دراسة غازات الجو إلى عالم التفاعلات الكيميائية، دون أن تحول شحة خبرته وممارسته للكيمياء عائقاً بوجه بحثه المضني بهذا المجال.

كان ما يقارب الخمسين عنصراًً قد اكتشف في ذلك الوقت- بين معادن وغازات ومواد غير معدنية. لكن توقف جميع علماء الكيمياء أمام مسألة أساسية لم يجدوا لها جوابا : كيف تتحد العناصر لتكون ألوف المركبات التي توجد على سطح الأرض؟

فمثلاً، كيف يتحد غاز الهيدروجين مع غاز آخر هو الأوكسجين ليكونا سائلاً هو الماء؟ بل الأدهی من ذلك، لم يتحد غرام واحد بالضبط من الهيدروجين مع ثماني غرامات مضبوطة من الأوكسجين لتكوين الماء - ليس أقل ولا أكثر أبدا؟

درس دالتون كل ما أمكنه العثور عليه (أو خلقه) من تفاعلات كيميائية في محاولة منه للوصول إلى نظرية عامة توضح كيفية تصرف الجسيم الأساس لكل عنصر. فقارن أوزان المواد الكيميائية جميعاً وكذلك التراكيب الذرية المحتملة لكل عنصر في كل مركب. وبعد عام من الدراسة استنتج دالتون بأن هذه المركبات معرفة بنسب رقمية بسيطة حسب الوزن، وهو ما جعله يستنتج عدد جسيمات كل عنصر في مختلف المركبات المعروفة (کالماء، الإيثر ... الخ).

افترض دالتون بأن كل عنصر مؤلف من جسيمات دقيقة غير قابلة للتفتيت وبأنها ذاتها التي تتحد مع مثيلاتها من عناصر أخرى لتكوين مركبات كيميائية. رغم استعماله الكلمة الإغريقية القديمة «الذرة» لوصف هذه الجسيمات، إلا أنه أضفي عليها معني كيميائية محددة.

أظهر دالتون أن جميع ذرات المادة لأي عنصر متطابقة، وهذا يمكن لأي منها الاتحاد مع نظيراها من العناصر الأخرى لتشكل المركبات الكيميائية المعروفة، مع وجوب امتلاك كل مرکب عدداً ثابتاً لا يتغير من الذرات لكل عنصر من العناصر المكونة له.

كما واستنتج بأن المركبات تتكون من أقل عدد ممكن من الذرات لكل عنصر، فالماء ليس H402 طالما أن صيغة H2O هي أبسط وتحتوي على النسبة ذاتها لذرات الهيدروجين والأوكسجين.

كان دالتون أول من استعمل رموز حرفية (H2O....الخ) لتمثيل مختلف العناصر المعروفة. اعتنق العلماء نظریات و اکتشافات دالتون على الفور، ثم ما لبثت أن تخطت حدود المكان والزمان. فلا زلنا ندرس مفهومه عن الذرة إلى يومنا هذا.