لا بد أنك تعلم أن كل شيء مكون من الذرات
وأن الذرة
هي جسيم صغيرٌ جداً جداً جداً جداً جداً.
ولكل ذرة نواة
والمكونة من جسيم واحد على الأقل
مشحونٌ إيجاباً
يدعى بالبروتون
وفي معظم الحالات
بعض الجسميات المحايدة التي تدعى بالنترونات.
وتلك النواة محاطة
بجسيمات مشحونة سلباً تدعى بالإلكترونات.
هوية الذرة تحدد
فقط وفقاً لعدد البروتونات في نواتها.
فالهيدروجين هو هيدروجين لأن فيه بروتوناً واحداً،
والكربون هو الكربون لأن فيه ستة بروتونات
والذهب هو الذهب لأن فيه 79 بروتوناً
وهكذا دواليك.
لنفكر لبرهة.
كيف لنا أن نعلم هيكلية الذرة؟
فلا يمكننا رؤية البروتونات ولا النترونات ولا الإلكترونات.
إذاً، فنحن نقوم ببضع تجارب
ونطور نموذجاً لما نعتقد أنه هناك.
بعدها نقوم بالمزيد من التجارب
ونتأكد من أنها توافق النموذج الذي بنيناه.
إذا توافقت مع النموذج، فهذا ممتاز.
وإذا لم تتوافق، فربما علينا أن نبني نموذجاً آخر.
مرت علينا الكثير من النماذج المختلفة للذرات
منذ عهد ديموقريطس في عام 400 قبل الميلاد
وسوف يكون هناك بالتأكيد
الكثير منها في المستقبل.
حسناً، انتهت البرهة.
أنوية الذرات تميل للبقاء سوية
لكن الإلكترونات لها حرية الحركة
لهذا السبب يحب الكيميائيون الإلكترونات.
إذا استطعنا أن نزوجهم
فعلى الأغلب سنفعل.
لكن الإلكترونات غريبة.
فهي تتصرف كالأجسام
مثل كرة البيسبول الصغيرة
أو تتصرف كالموجات، كموجات الماء
وهذا يتوقف على التجربة التي نجريها.
من أغرب الأشياء بالنسبة للإكترونات
أنه لا يمكننا أن نحدد مكانها بالضبط.
ليست المشكلة أننا لا نملك المعدات المناسبة لذلك
لكن هذه الريبة
هي جزء من نموذجنا عن الالكترون.
إذاً، لا يمكننا أن نحدد نقطة تواجدها، حسناً.
لكن يمكننا أن القول بأن هناك احتمالية معينة
لإيجاد إلكترون في فضاء معين
حول النواة.
مما يعني أنه يمكننا أن نسأل:
إذا رسمنا شكلاً حول النواة
بحيث أننا متأكدون بنسبة 95%
من إيجاد إلكترون معين في ذلك الشكل
فماذا سيكون هذا الشكل؟
إليك بضعاً من هذه الأشكال.
يطلق عليها الكيميائيون إسم المدارات
وشكل كل منها
يعتمد على كمية الطاقة التي تحتويها
وأشياء أخرى أيضاً.
كلما زادت طاقة المدار
كلما زاد بعدها
عن النواة.
بالمناسبة، لماذا كانت النسبة 95%
وليس 100%؟
حسناً، إنه عيب آخر
في نموذجنا عن الإلكترون.
بعد تخطي بعدٍ معين عن النواة
يبدأ احتمال إيجاد الكترون
بالانخفاض
أضعافاً مضاعفة
والذي يعني أنه بينما تحاول الوصول إلى الصفر
فلن تصل إلى الصفر أبداً.
إذا في كل ذرة
هناك احتمال صغير ولكنه لا يساوي الصفر
أنه وخلال فترة قصيرة جداً جداً من الزمن
واحد من إلكتروناتها
يكون في النهاية الأخرى للفضاء المعروف.
ولكن غالباً ما تبقى الالكترونات قريبة من أنويتها
كسحبٍ من الكثافة المشحونة سالباً
التي تتغير وتتحرك مع مرور الزمن.
كيف تتفاعل إلكترونات من ذرة
مع إلكترونات من ذرة أخرى
يحدد تقريباً كل شيء.
يمكن للذرات أن تتخلى عن إلكتروناتها
مسلمة إياها إلى ذرات أخرى
كما بإمكانها مشاركة الالكترونات.
ديناميكية هذه الشبكة الاجتماعية
هي ما يجعل الكيمياء مثيرة للاهتمام.
من الصخور القديمة والخام
إلى تعقيد الحياة الجميل
طبيعة كل شيء نراه
ونسمغع
ونتذوقه
ونشمه
ونلمسه
ونحس به حتى
كل ذلك يحدد على مستوى الذرات.