المساعد الشخصي الرقمي

مشاهدة النسخة كاملة : حوار مع علماء الفيزياء ●الحلقة الرابعة



NEWTON
02-26-2009, 03:28 PM
http://www.yabdoo.com/users/55389/gallery/3551_p126444.gif

الحلقة الرابعة

http://www.yabdoo.com/users/55389/gallery/3551_p126450.gif

السلام عليكم ورحمة الله وبركاته ...

أهلا بكم أعزائي ـ وبعد غياب ـ بحلقة جديدة من حلقات ..

..حـــــــــوار مع علماء الفيـــــــــــــزياء..

ضيفنا لهذه الحلقة صاحب جنسية هي خليط بين الفرنسية والإيطالية ..وهو من أسرة عريقة ذات أصول نبيلة .

وهذا لم يمنعه من أن يكون عالما مرموقا كذلك :).

رحبوا معي بالعالم الإيطالي ـ الفرنسي .

(جوزيف لويس) كونت دي لاغرانج.

http://homeoint.org/cazalet/fincke/lagrange.jpg

نيوتن : أهلا وسهلا بك معنا ضيفي الكريم .

لاغرانج : أهلا .

نيوتن : اعتدنا دائما أن نبدأ الحديث بذكر نبذة عن طفولة كل ضيف من ضيوفنا ، فكيف كانت طفولة حضرتك؟وأين ولدت؟

لاغرانج: ولدت في مدينة تورينو الايطالية ، من اسرة ثرية لها كما تفضلت سابقا أصول ايطالية نبيلة ،وكان والدي هو أمين خزينة ملك سردينيا، لكن سرعان ما فقدت اسرتي ثروتها بعد أن استثمرتها في المضاربة .

نيوتن : وهل أثر هذا عليك؟

لاغرانج : أكيد ، فقد اعتمدت بعد ذلك على مواردي الخاصة لإكمال دروسي في المدرسة .

نيوتن : ما هي المواضيع التي كانت تثير اهتمامك في فترة الدراسة هذه؟

لاغرانج :لم تكون ميولي علمية وقتها ، على العكس كنت مهتما بالشعراء الكلاسيكيين اليونانيين والرومانيين من أمثال هوميروس وفيرجيل .

نيوتن : جميل ، ومتى اكتشفت ميولك الرياضية إذن ؟

لاغرانج : كانت البداية عندما قرأت مصادفة إحدى مذكرات إدموند هالي ، فرحت أقرأ كل بحث رياضي استطعت الحصول عليه بعد ذلك .

نيوتن : وبعدها ؟

لاغرانج : لم ألبث أن تمكنت من الموضوع ، حتى أنني أصبحت معلماً للرياضيات في مدرسة المدفعية الملكية في تورينو .

نيوتن : كم كان عمر آنئذ؟

لاغرانج : كان عمري 19 عاماً.

نيوتن : لقد بلغ تحكمك في الرياضيات من الإكتمال حدا نزع انتباه أكثر الاساتذة القدماء تشككا .

لاغرانج: نعم ،رغم طريقة حديثي غير المؤثرة :) .

نيوتن : وكسبت أيضا احترام زملائك بشخصيتك غير المتعالية ،وحماستك للرياضيات .

لاغرانج : أشكرك ، في الحقيقة كانت مجموعة العلماء هذه هم الأعضاء الأوائل في أكاديمية علوم تورينو .

نيوتن : لكن الفضل الأكبر في تأسيسها يعود إليك ضيفي الكريم .
علمت أن موهبتك العظمى كانت تظهر جلية اثناء قيامك ببحوثك في الرياضيات ، فبمجرد ان تمسك القلم بيدك ،تتبدل هيأتك .. بل إن كتباتك من البداية كانت الأناقة بذاتها ...فلا استغرب اهتمام الرياضيين الأوروبيين ،عل تحدثنا قليلا عن ذلك؟

لاغرانج : أشكر إطراءك ، كان ما لفت انتباه الرياضيين الأوروبيين في بادئ الأمر هو حلي لما يسمى بـ "مسألة المحيطات المتساوية " وكانت قد حيرت العلماء لما يقرب من نصف قرن .
فأرسلت حلها إلى ل.أولر ، وكان آنذاك أشهر رياضيي أوروبا ، وكان قد وصل إلى نتيجة مماثلة كذلك.
وقد تخلى بكل دماثة عن كامل حق الإكتشاف لي .

نيوتن : هل توضح لنا كيفية التوصل إلى هذا الحل ؟ وما الذي فعلته بعد ذلك؟

لاغرانج : ابتكر أولر لحل هذه المسألة نوعا من الحساب يسمى "حساب المتغيرات" ، وقد اصبح تطوير هذا النوع من الحساب هو مركز اهتمامي ، وقد كان ذو أهمية بالغة بالنسبة إلى مفهوم الإقتصاد في الطبيعة ومنه مبدا الفعل الأصغري .

نيوتن : كان لجهودك في هذا ثمارها بالتأكيد ضيفي العزيز .فلقد أثر مبدأ الأصغريات هذا في اعمال هاملتون ومكسويل وآلبرت آينشتاين ،، ومازال وثيق الصلة بكل مجالات الفيزياء الحديثة.
لقد أصبحتُ من أشد المعجبين بشخصيتك ضيفي العزيز ، فقد كنت بالإضافة لكونك أحد كبار الرياضيين في اوروبا ـ وبخلاف لابلاس ـ تعترف بإسهام الآخرين بصورة لبقة ، كما وكنت قادرا على اكتشاف أدنى خطأ في أعمالهم بما في ذلك أخطاء ارتكبتها أنا نفسي :) !!
لذا فلا أستغرب أبدا اعتراف جميع معاصريك بمهارتك دون تحفظ . حدثنا الآن عن الجائزة التي تلقيتها من أكاديمية علوم باريس؟

لاغرانج : أنت تمدحني كثيرا ،أشكر لك ذلك مرة أخرى .
بالنسبة لتلك الجائزة ، كان ذلك في عام 1764عن مقالتي "في تمايل القمر ،أي الاهتزاز الظاهري الذي يسبب تغيرات طفيفة في وضع ملامح القمر في الوجه الذي يقابل به الأرض " ،فقد ساعد ابتكاري للمعادلة التي تحمل اسمي في حل هذه المسألة ،وبناءً عليه تلقيت تلك الجائزة.

نيوتن : رائع حقا ، وماذا عن الجائزة الأخرى؟

لاغرانج : كان هذا عقب عامين من الجائزة الاولى ، ومن الأكاديمية نفسها ولكنها كانت هذه المرة عن مقالاتي في نظرية حركة أقمار المشتري .

نيوتن : و لم ينته وابل الجوائز عند هذا الحد ،فكلمنا عن البقية .

لاغرانج : في العقد التالي نلت ثلاث جوائز أخرى على مقالاتي في الرياضيات .

نيوتن : في هذا العقد وفي عام 1776 حدث وأن لبيت دعوة من فريدريك الأكبر في برلين ، والذي عبر عن رغبته (في أن يكون أعظم رياضي في أوروبا ، في بلاط اعظم ملك فيها ).

لاغرانج : صحيح ، وقد كان أن عينت بعدها في المركز الذي تخلى عنه أولر في الاكاديمية ، وذلك بعد توصية من أولر نفسه ومن الرياضي الفرنسي ج.دالامْبير.

نيوتن : لم يغير تعيينك في البلاط كثيرا من شخصيتك غير المتعالية ، بل لقد ثابرت أكثر على نظام دراستك الأكاديمية المنهكة ،وكان لهذا تأثيره عليك كما علمت .

لاغرانج:معك حق ، فقد اصبت نتيجة افتقاري للراحة بعدد من الأمراض ، فوجه لي فريدريك نفسه نصيحة عن حاجتي لأن أخفف من برنامج عملي المضني ، وفد استجبت لنصيحته بالفعل ،فغيرت عاداتي وصرت أضع كل ليلة برنامجا لما يجب علي أن أقراه في اليوم التالي ،دون أن أزيد على ما أخصص أبدا .

نيوتن :أمضيت في بروسيا وقت طويلا ، كان لك انجازاتك فيها .

لاغرانج : أمضيت فيها 20 عاماً ، كتبتت فيها عددا كبيرا من البحوث الرياضية البارزة والتي جمعتها بعد ذلك في كتابي "الميكانيك التحليلي".

نيوتن : وبعد ذلك ؟

لاغرانج : غادرت بروسيا بعد وفاة فريدريك تلبية لدعوة لويس السادس عشر إلى باريس.

نيوتن : وما الذي حدث معك هناك ؟

لاغرانج : على الرغم من أنهم قد أعطوني شقة للسكن وعددا من المكافآت ، فقد ظلت سنتاي الأولى في فرنسا مجدبتين ،لأن ولعي بالرياضيات فارقني ظاهريا حال وصولي ،فكنت أبدو لأصدقائي شاردا غير مبالٍ.
وقد تكون السنوات العديدة من جهودي المستمرة في الرياضيات قد ارهقت عقلي.

نيوتن : لكن ذلك لم يكن سيئا لهذه الدرجة ، فنتيجة لذلك اهتممت بأمور أخرى .

لاغرانج : هذا صحيح ، كان لما مر معي في ذلك الوقت أثره في التفاتي إلى موضوعات أخرى تتضمن الميتافيزياء والفلسفة والكيمياء ، لكني في ذات الوقت لم ابد اهتماما كبيرا حين نشر كتابي "الميكانيك التحليلي " ،حتى أنني لم أفتح نسخة الطبعة الأولى إلا بعد عامين !

نيوتن : ننتقل الآن إلى الفترة التي اندلعت فيها الثورة الفرنسية ، لابد كان لهذا الحدث تأثيره على حياتك.

لاغرانج : ليس تماما ، لم يكن لاندلاع الثورة أثرا مباشرا علي ، إلا ان عددا من أصدقائي هجروا البلاد ، وبقيت أُعامل معاملة حسنة من الحكومة في تلك الفترة المضطربة ،ومع ذلك فقد دفعني قطع رأس الكيميائي الشهير لافوازييه إلى التساؤل إن أصبحت أيامي معدودة أنا أيضا .

نيوتن : نعم ،،كانت نهاية مأساوية لذلك العالم العظيم .أكمل ضيفي العزيز رجاء ، وعذرا على المقاطعة .

لاغرانج : لا عليك ، في النهاية بقيت في باريس رغم الخطر المحدق بي ، وسخرت مالدي من طاقة للجمعية التي كانت قد جمعت من أجل إصلاح النظام المتري ، وقد أصبحت تسميات النقود والأوزان مبنية منذ ذلك الحين حصراً على مضاعفات العدد عشرة .

نيوتن : ومتى عدت إلى بحوثك في الرياضيات ؟

لاغرانج : كان ذلك في عام 1791 حيث تخلصت من شرودي العقلي عن الرياضيات العزيزة ، وبدأت انتج من جديد عدداً من البحوث في موضوعات ومسائل مختلفة .

نيوتن : وهكذا ضيفي الرائع نصل معا لختام هذه الحلقة ، وبقي أن أقول أنك لم تترك مجالا في الرياضيات تقريبا في سنوات عمرك المديدة إلا وأسهمت فيه إسهاما نادر المثال ، وقلما أن نجد بين العلماء من يجاريك في أصالة كتاباتك وعظمتها أو حتى في كمية الإنتاج الصرف ، غير ما أوحت به أعمالك العظيمة لمن جاء بعدك من رياضيين بارزين .
بقي أن نعلم ان الموت قد وافاك في العاشر من ابريل عام 1813.

وكالعادة ..اشكر باسمكم جميعا ضيفنا المميز لهذا اليوم ، الرياضي الشهير صاحب الإنجازات الكثيرة والمذهلة

جوزيف ـ لويس لاغرانج .

محمد مصطفى
02-26-2009, 03:39 PM
شكرا يا استاذ نيوتن على هذه الحلقه الجديده والتى لاتقل تميزا عن سابقاتها

العيد من المعلومات الجديده اكتسبتها بعد الاطلاع على الموضوع ...مميز كعادتك

تحياتى

banioda
02-26-2009, 06:13 PM
مرحبا أريد أن اعرف معنى الذرة بكل وضوح و اختصار

أينشتاينية
02-26-2009, 07:42 PM
أستاذ نيوتن ....
قرأت الموضوع ولفت نظري حيث إنها الحلقة الرابعه
وفتحته ولقيت موضوع مميز يدل على ذكائك
طريقة سردك للموضوع ونقاشك رائع
أشكرك جزيل الشكر ...
ننتظر المزيد
تحيـــــــــــــــــاتي
\
\
\

banioda
02-26-2009, 10:41 PM
بصراحة انا عضو جديد
وطريقة عر ض المعلومات حلوة
وبتجذب الشخص انه يقراها و
النتيجة زيادة معلوماته
مشكورة سيرين

NEWTON
02-27-2009, 12:46 AM
مرحبا بالجميع ....


شكرا يا استاذ نيوتن على هذه الحلقه الجديده والتى لاتقل تميزا عن سابقاتها

العيد من المعلومات الجديده اكتسبتها بعد الاطلاع على الموضوع ...مميز كعادتك

أشكرك بدوري عزيزي محمد على تواجدك وتشجيعك الدائمين، حقيقة أسعد بتواجدك :).



أستاذ نيوتن ....
قرأت الموضوع ولفت نظري حيث إنها الحلقة الرابعه
وفتحته ولقيت موضوع مميز يدل على ذكائك
طريقة سردك للموضوع ونقاشك رائع
أشكرك جزيل الشكر ...
ننتظر المزيد

أهلا بك آينشتاينية ، اتمنى أن تكون جميع الحلقات قد أفادتك ، وأضافت إلى معلوماتك الجديد.


بصراحة انا عضو جديد
وطريقة عر ض المعلومات حلوة
وبتجذب الشخص انه يقراها و
النتيجة زيادة معلوماته

أنت جديدة ،، فأهلا وسهلا بك معنا ...
أحمدالله على أن الحلقة قد أفادتك وعرفتك بالمزيد
وبالنسبة لسؤالك عن الذرة ...همممم،ربما ليس من المناسب أن أجيبك هنا ، لكن ..

الذرة (http://www.hazemsakeek.com/vb/showthread.php?t=4973)

تمام دخان
02-28-2009, 04:25 PM
رائع أخي نيوتن

وفعلا اسلوب جميل و متفرد به كعادتك أخي

لكن باعتبارك أنت تجري المقابلة ,اي بصفتك (السير اسحاق نيوتن ) , وليس نيوتن ( نور الدين )

أريد تصحيح عبارة :

كما وكنت قادرا على اكتشاف أدنى خطأ في أعمالهم بما في ذلك أخطاء ارتكبها نيوتن نفسه !!

الى العبارة :
كما وكنت قادرا على اكتشاف أدنى خطأ في أعمالهم بما في ذلك أخطاء ارتكبتها انت بنفسك !!


تحياتي أخي نور الدين
وبانتظار ضيفك القادم

مع شكري و تقديري

...

NEWTON
02-28-2009, 09:01 PM
أشكر تواجدك أخي تمام..

وأشكر ملاحظتك ، ارجو أن تعيد تفحص الموضوع مرة اخرى ;).

تحياتي.

تمام دخان
03-01-2009, 12:10 AM
ههههههههههههههههه

شكرا للتعديل أخي نيوتن

تحياتي

...

الخيال اهم
12-30-2009, 08:15 PM
مرحبا banodai تفضل
الذرة هي أصغر جزء من العنصر الكيميائي الذي يحتفظ بالخصائص الكيميائية لذلك العنصر. يرجع أصل الكلمة الإنجليزية (بالإنجليزية: Atom) إلى الكلمة الإغريقية أتوموس، وتعني غير القابل للانقسام؛ إذ كان يعتقد أنه ليس ثمة ما هو أصغر من الذرة. تتكون الذرة من سحابة من الشحنات السالبة (الإلكترونات) تحوم حول نواة موجبة الشحنة صغيرة جدا في الوسط. تتكون النواة الموجبة هذه من بروتونات موجبة الشحنة، و نيوترونات متعادلة. الذرة هي أصغر جزء من العنصر يمكن أن يتميز به عن بقية العناصر؛ إذ كلما غصنا أكثر في المادة لنلاقي البنى الأصغر لن يعود هناك فرق بين عنصر و آخر. فمثلاً، لا فرق بين بروتون في ذرة حديد و بروتون آخر في ذرة يورانيوم مثلاً، أو ذرة أي عنصر آخر. الذرة، بما تحمله من خصائص؛ عدد بروتوناتها، كتلتها، توزيعها الإلكتروني...، تصنع الفروقات بين العناصر المختلفة، و بين الصور المختلفة للعنصر نفسه (المسماة بالنظائر)، و حتى بين كون هذا العنصر قادراً على خوض تفاعل كيميائي ما أم لا.

ظل تركيب الذرة و ما يجري في هذا العالم البالغ الصغر، ظل و ما زال يشغل العلماء و يدفعهم إلى اكتشاف المزيد. و من هنا أخذت تظهر فروع جديدة في العلم حاملة معها مبادئها و نظرياتها الخاصة بها، بدءاً بمبدأ عدم التأكد (اللاثقة)، مروراً بنظريات التوحيد الكبرى، و انتهاءً بنظرية الأوتار الفائقة.

النظرية الذرية
النظرية الذرية تهتم بدراسة طبيعة المادة، و تنص على أن كل المواد تتكون من ذرات .
نظرية دالتون : تضمنت هذه النظرية عدة فرضيات أهمها أنّ المادة تتكون من دقائق صغيرة جداً غير قابلة للأنقسام تسمى ذرات

تركيب الذرة
أكثر النظريات التي لاقت قبولا لتفسير تركيب الذرة هي النظرية الموجية للإلكترون . وهذا التصور مبني على تصور بوهر مع الأخذ في الاعتبار الاكتشافات الحديثة والتطويرات في ميكانيكا الكم .

و التي تنص على :

تتكون الذرة من جسيمات تحت ذرية ( البروتونات ،الإلكترونات ،النيوترونات.
مع العلم بأن معظم حجم الذرة يحتوى على فراغ .
في مركز الذرة توجد نواة موجبة الشحنة تتكون من البروتونات ،النيوترونات ( ويعرفوا على أنهم نويات )
النواة أصغر 100,000 مرة من الذرة . فلو أننا تخيلنا أن الذرة بإتساع مطار هيثرو فإن النواة ستكون في حجم كرة الجولف
دالة الطول الموجي للمدار الإلكترونى للهيدروجين . عدد الكم الرئيسي على اليمين من كل صف وعدد الكم المغزلي موضح موجود على هيئة حرف في أعلى كل عمود .]]

معظم الفراغ الذري تشغله مدارات تحتوى على الإلكترونات في توزيع إلكترونى محدد .
كل مدار من نوع s يمكن أن يتسع لعدد 2 إلكترون ، محكومين بأربعة أرقام للكم ، عدد الكم الرئيسي ، عدد الكم الثانوي ، عدد الكم المغناطيسي ، وعدد الكم المغزلي.
كل إلكترون في أي من المدارات له قيمة واحدة لعدد الكم الرابع والذي يسمى عدد الكم المغزلي المغناطيسي ، وقيمته إما s=+1/2 ( متجه إلى أعلى) أو s=-1/2 (متجه إلى أسفل) .
المدارات ليست ثابتة ومحددة في الاتجاه وإنما هي مناطق حول النواة تمثل احتمال تواجد 2 إلكترون لهم نفس الثلاث أعداد الأولى للكم ، وتكون آخر حدود هذا المدار هي المناطق التي يقل تواجد الإلكترون فيها عن 90 % .
عند انضمام الإلكترون إلى الذرة فإنه يشغل أقل مستويات الطاقة ، والذي تكون المدارات فيه قريبة للنواة ( مستوى الطاقة الأول ). وتكون الإلكترونات الموجودة في المدارات الخارجية ( مدار التكافؤ ) هي المسئولة عن الترابط بين الذرات. لمزيد من التفاصيل راجع "التكافؤ والترابط"

مراحل اكتشاف بناء الذرة
حتي نهاية القرن التاسع عشر كان الاعتقاد سائدا بأن الذرة هي جسم صغير للعنصر لا ينقسم . وباكتشاف الإلكترون من العالم الإنجايزي تومسون في عام 1897 عن طريق تجربته الشهيرة بتجربة نقطة الزيت ، انفتح الطريق لاكتشافات أكبر من ذلك استغرقت نحو 35 عام حتي استطاع العلماء فك آخر أسرار الذرة حوالي عام 1930 . وبعدها بدء العلماء تكريس اهتمامهم لدراسة وتفسير بناء نواة الذرة نفسها .

بعد اكتشاف تومسون للإلكترون عرف أنه يحمل شحنة كهربية سالبة . ثم خلفه العالم الإيرلندي إرنست رذرفورد الذي صوب في عام 1911 وابل من أشعة ألفا خلال شريحة رقيقة من الذهب ، والمعروف أن أشعة ألفا تحمل شحنة كهربية موجبة ، فلاحظ رزرفورد انحراف بعض أشعة ألفا عند تخللها الشريحة إنحرافا ً شديدا ً. وفسر ذلك بحدوث اصتدامات بين أشعة ألفا بمركز ثقيل في ذرة الذهب . وبما أن الإلكترونات التي في الذرة بوزنها الخفيف لا تستطيع التسبب في هذا الانحراف الكبير ، فلا بد وان تكون الشحنة الموجبة في الذرة متمركزة في النواة ، وأن الإلكترونات تدور حولها ، مثلما يحدث بالنسبة لدوران الكواكب حول الشمس . ولكن لم يستطع رزرفورد تفسير عدم انهيار الإلكترونات علي النواة طبقا لقانون التجاذب الكهرومعناطيسي حيث أن الإلكترونات سالبة الشحنة والنواة شحنتها موجبة .
وجاء العالم الدنمركي نيلز بوهر في عام 1913 وافترض أن الإلكترونات لا بد وأن تتخذ حالات معينة حول النواة لا تفقد فيها طاقتها ، وسمى تلك الحالة بالحالة الأرضية للإلكترون . وافترض انه عند إثارة الذرة بالحرارة العالية مثلا ، فإن الإلكترون ينتقل من الحالة الأرضية إلى حالة أعلى من الطاقة ، وعند قفزته وعودته إلى الحالة الأرضية فإنه يـُطلق فارق الطاقة التي يحملها على هيئة فوتون أي شعاع ضوئي ذو تردد محدد.
ولتفسير النظام المتتالي للعناصر طبقاً للجدول الدوري حيث يتزايد عدد الإلكترونات في الذرة بتزايد العدد الذري ، إقترح العالم الكيميائي الأمريكي لانجموير عام 1919 تواجد الإلكترونات في مجموعات حول النواة في أغلفة متطابقة فوق بعضها حول النواة . وبملاحظة أن بعض العناصر لا يتفاعل كيميائيا ً ، وجدأن تلك العناصر الخاملة تتميز باحتوائها على أعداد مميزة من الإلكترونات ، مثل الهيليوم ويحتوي على 2 من الإلكترونات ، والنيون ويحتوي على عدد 10 إلكترزنات ، والأرجون يحتوي على عدد 18 من الإلكترونات ، تم يتلوهم في الجدول الدوري غاز الكريبتون وهو يحتوي على 32 من الإلكترونات . فأبدى برأيه بأنه ليست جميع الإلكترونات الموجودة في الذرة تشترك في التفاعل الكيميائي ،وان إلكترونات معينة تشترك في التفاعل الكيميائي وسمى هذه إلكترونات التكافؤ .
حوالي عام 1920 صنف العلماء الإلكترونات الموجودة في الذرة إلي مجموعات تتناسب مع خطوط الطيف التي يحصلون عليها للعناصر المختلفة ، والتي يميزون خطوطها بالأصناف s, p, d, f . وتوصلوا إلي خصيصة أن الإلكترونات التي تشغل أعلى مستوى للطاقة في الذرة تشكل مجموعة إلكترونات التكافؤ وأن تكون هذه موجودة في الأغلفة الخارجية. وأن الإلكترونات التي تملأ الأغلفة الداخلية في الذرة لها طاقة أقل من إلكترونات الموجودة في الغلاف الأعلي ، مما يجعل مثلاإلكترونات المدار 3d لها طاقة أعلى من طاقة المدار 4s ، ولهذا فهي تشترك في التفاعل الكيميائي ، وأما إلكترونات المدار 4s فلا تشترك .
لم تستطع أي نظرية كلاسيكية تفسير توزيع خطوط الطيف للعناصر المختلفة ، وأصبح واضحا ً للعلماء في أوائل العشرينيات أن
رياضة بحتة جديدة يجب ابتكارها ، وان تأ خذ تلك الرياضة الجديدة خاصية مثنوية موجة-جسيم للإلكترون في الاعتبار. وخلال الأعوام 1923 - 1926 نجح العالم الألماني هيزنبرج والعالم النمساوي شرودنجر كل على حدة ، في ابتكار طريقتين رياضيتين جديدتين على أساس الطبيعة الموجية للإلكترون . واعتمد هيزنبرج على حساب المصفوفات ، وأما شرودنجر فاعتمدت طريقته على الميكانيكا الموجية ، وسميت هاتان الطريقتان ميكانيكا الكم .

من خلال أعمال هيزنبرج وشرودنجر وضح أهمية إدخال عدد كم ثانوي ( أو السمتي )l إلى جانب عدد الكم الرئيسي n ، كعددان يحددان الطاقة الكمومية لكل إلكترون في الذرة . فعدد الكم الرئيسي n يحدد عددالإلكترونات الكلي في الذرة بحسب العلاقة
2n2 ، أي أن الغلاف n=1 يحتوي على 2 إلكترون ، و الغلاف n=2 على 8 إلكترونات ، والغلاف n=3 يحتوي على 18 إلكترون ، وهكذا . ويرتبط عدد الكم الثانوي l بعدد الكم الرئيسي n بالعلاقة l=0, 1, 2 ,.. <n-1 . وهو يشكل ما يسمى تحت الأغلفة أو المدارات ، ويحدد عدد الإلكترونات في كل مدار بالعلاقة 2(2l+1).

وتبلور خلال عام 1929 النموذج المداري للذرة كالآتي :
l=0 ويسمى مدار s ويمكن أن يحتوي على 2 إلكترون .

l=1 ويسمى مدار p ويمكن أن يحتوي على 6 إلكترونات (الغلاف الثاني وأعلاه)

l=2 ويسمى مدار d ويمكن أن يحتوي على 10 إلكترونات (الغلاف الثالث وأعلاه)

l=3 ويسمى مدار f ويمكن أن يحتوي على 14 إلكترون (الغلاف الرابع وأعلاه) وهكذا .

بذلك تمكن العلماء من تفسير البناء الذري للعناصر من الخفيف إلى الثقيل كالآتي:
الإيدروجين : عدد الإلكترونات 1 ويشغل المدار 1s1

الهيليوم : عدد الإلكترونات 2 ويشغلان المدار 1s2

الليثيوم : عدد الإلكترونات 3 ويشغلون المدارين 1s2 2s1

البريليوم : عدد الإلكترونات 4 ويشغلون المدارين 1s2 2s2

البورون : عدد الإلكترونات 5 ويشغلون المدارات 1s2 2s2 2p1 ،

النيون : عدد الإلكترونات 10 ويشغلون المدارات 1s2 2s2 2p6 وهكذا.

ويلاحظ أن العناصر الخاملة مثل الهيليوم و النيون تتميز بأغلفة ممتلئة تماما ً ، الهيليوم وله الغلاف الأول ممتلئ ب 2 إلكترون والنيون له غلافين ،الأول ممتلئ ب 2 إلكترون والغلاف الثاني ممتلئ ب 2 + 6 إلكترونات ، وهذا سر خمولها .

العنصر التالي للنيون هو الصوديوم وله 11 إلكترون ، تتوزع فيه الإلكترونات العشرة الأولى بالضبط كما في النيون ، أما الإلكترون رقم 11 فيشغل المدار 3s1 ولهذا نجد أن الصوديوم ذو نشاط كيميائي كبير ، وإلكترونه رقم 11 هو إلكترون تكافؤ.

ومع كل هذا النجاح استلزم التحليل الدقيق لأطياف العناصر إدخال عددين كموميين آخرين ، لهما شأن أيضا ولو ضئيل في تحديد الطاقة الكمومية لكل إلكترون في الذرة ، وهما :
عدد الكم المغناطيسي ml وهو يأخذ القيم من l إلي l- ،

وعدد الكم المغزلي ms وهو يأخذ القيم 2/1 أو 2/1- .

وقد اضطر العلماء إدخال هذان العددين الكمومين لتفسير ظاهرة انقسام خطوط الطيف تحت تأثير مجال مغناطيسي خارجي وهذا التأثير يـُعرف بتأثير زيمان والذي اكتشفه العالم الهولندي زيمان ، كما تنشق أيضا ً خطوط الطيف تحت تأثير مجال كهربائي خارجي ، وهذا التأثير اكتشقه العالم الألماني شتارك ويسمى باسمه تأثير شتارك ، وأمكن بذلك تحديد حالة وطاقة كل إلكترون في الذرة بأربعة أعداد كمومية هي : n, l, ml , ms

بدقة كاملة . وهذا مطابق تماماً مع مبدأ استبعاد باولي الذي صاغه العالم النمساوي ولفجانج باولي عام 1925 ، ذلك المبدأ الذي ينص على أن جسمين كموميين مثل الإلكترون ، لا يصح لهما أن يحتلا نفس الحالة الكمومية في الذرة . ونجد أن الإكترونان في ذرة الهيليوم مثلا يشغلان المدار 1s2 ولهما نفس الطاقة الكمومية ولكن يتخذ أحد الإلكترونين الحالة المغزلية 2/1 = ms ، ويتخذ الإلكترون الثاني الحالة المغزلية 2/1- = ms .

ينطبق مبدأ باولي علي جميع الجسيمات الأساسية ذات العدد الكموي 2/1 = ms، مثل الإلكترون والبروتون والنيوترون ، وغيرها.
هذه الصورة توضخ نموذج ذرة الإيدروجين الذي إقترحه بوهر. الإلكترون يدور في مدار حول النواة
و يمكن أن يغير مداره من الداخل إلى أعلى عندما يكتسب طاقة من الخارج . ويطرد هذه الطاقة المكتسبة على هيئة فوتون ((كمومي)) ، أي على هيئة شعاع ذو تردد محدد وبالتالى طاقة محددة ، عندما يقفز الإلكترون من مستوى طاقة المدار العلوي إلى مستوي طاقة مدار سفلى ،

حجم الذرة
لا يمكن تحديد حجم الذرة بسهولة حيث أن المدارات الإلكترونية ليست ثابتة ويتغير حجمها بدوران الإلكترون فيها . ولكن بالنسبة للذرات التي تكون في شكل بلـّورات صلبة ، يمكن تحديد المسافة بين نواتين متجاورتين وبالتالى يمكن عمل حساب تقديري لحجم الذرة . والذرات التي لا تشكل بلـّورات صلبة يتم استخدام تقنيات أخرى تتضمن حسابات تقديرية . فمثلا حجم ذرة الهيدروجين تم حسابها تقريبيا على أنه 1.2× 10−10 م . بالمقارنة بحجم البروتون وهو الجسيم الوحيد في نواة ذرة الهيدروجين 0.87× 10−15 م . وعلى هذا فإن النسبة بين حجم ذرة الهيدروجين وحجم نواتها تقريبا 100,000 .وتتغير أحجام ذرات العناصر المختلفة ، ويرجع ذلك لأن العناصر التي لها شحنات موجبة أكبر في نواتها تقوم بجذب إلكترونات بقوة أكبر ناحية النواة .

العناصر و النظائر
كل عنصر، بمعنى ذرة كل عنصر، يحمل عدداً خاصاً به من البروتونات (يعرف بالعدد الذري)، و هذا العدد من البروتونات لا يشاركه به غيره من العناصر؛ فعنصر الصوديوم مثلاً يحمل أحد عشر بروتوناً، و في حال قابلت عنصراً ما يحمل أحد عشر بروتوناً فكن على ثقة أنك أمام عنصر الصوديوم أو على الأقل أمام إحدى صوره.و تتشارك الذرات التي لها نفس العدد الذري في صفات فيزيائية كثيرة ، وتتبع نفس السلوك في التفاعلات الكيميائية . ويتم ترتيب الأنواع المختلفة من العناصر في الجدول الدوري طبقا للزيادة في العدد الذري .

الكتلة الذرية بمفهومها البسيط هي مجموع كتل المكونات التي تحتويها الذرة؛ فهي تمثل مجموع كتل البروتونات و النيوترونات و كذلك الإلكترونات، لكن لأن كتلة الإلكترونات ضئيلة جداً فإنها تهمل، و يؤخذ بمجموع كتل البروتونات و النيوترونات.(من أجل تعريف الكتلة الذرية للعنصر انظر أدناه). تقاس الكتلة الذرية بوحدة الكتل الذرية amu (و.ك.ذ)، حيث تساوي كتلة البروتون 1 و.ك.ذ تقريباً، و كذا كتلة النيوترون. و بهذا بإمكاننا أن نقدر الكتلة الذرية لعنصر ما من خلال معرفتنا بعدد البروتونات (Z) و عدد النيوترونات (N) التي يتكون منها، و بمعرفة أن كتلة كل واحد من هذه الجسيمات النووية (النيوكليونات) تساوي وحدة كتلية ذرية واحدة، فإن كتلة الذرة تساوي مجموع أعداد البروتونات و النيوترونات مقدراً بوحدة الكتل الذرية.

مجموع أعداد البروتونات و النيوترونات يساوي عدد الكتلة (A). و هنا يمكننا أن نكتب العلاقة التالية: A = Z + N، حيث Z تشير إلى العدد الذري و N إلى عدد النيوترونات. قد يتواجد عنصر ما بصور مختلفة تسمى بالنظائر، إذ أنّ لكل نظير منها العدد الذري نفسه (أي أنها تمثل نفس العنصر)، لكنها تتفاوت في كتلها الذرية انطلاقا من الاختلاف في عدد النيوترونات فيما بينها. ولتمييز تلك النظائر فإنه يتم كتابة اسم العنصر متبوعامن 1 بروتون أيضا . ويكون الديتيريوم هذا العنصر والموجودة في الطبيعة .

التكافؤ والترابط
تكون الذرات متعادلة كهربائياً عندما يكون عدد ما تحمله من شحنات موجبة ( بروتونات) يساوي تماماً عدد ما تحويه من شحنات سالبة (إلكترونات). عندما تفقد الذرة أو تكسب الإلكترونات، فإنها تتحول إلى أيونات. عندما تكتسب الذرة الإلكترونات فإن شحنتها السالبة تفوق شحنتها الموجبة و بذا تتحول إلى أيون سالب لأن عدد الإلكترونات فيها أصبح أكثر من عدد البروتونات وعندما تفقد الذرة الإلكترونات، فإنها تتحول إلى أيون موجب لأن عدد البروتونات فيها أصبح أكثر من عدد الإلكترونات.

لا توجد الذرات في الطبيعة عادة بصورة حرة (باستثناء ذرات العناصر الخاملة)، و إنما توجد ضمن مركبات كيميائية متحدةً مع غيرها من الذرات سواء أكانت ذرات العنصر نفسه أو ذرات عناصر أخرى. فذرة الأكسجين مثلاً لا تتواجد عادة بصورة حرة، و إنما ترتبط أكسجين أخرى مكونة جزيء الأكسجين في الهواء الذي نستنشقه، أو تتحد مع ذرتين من الهيدروجين مكونةً جزيء ماء، وهكذا.

سلوك الذرة الكيميائي يرجع في الأصل بصورة كبيرة للتفاعلات بين الإلكترونات . والإلكترونات الموجودة في الذرة تكون في شكل إلكترونى محدد ومتوقع . وتقع الإلكترونات في أغلفة طاقة معينة طبقا لبعد تلك الأغلفة عن النواة ( راجع "التركيب الذري" ) . ويطلق على الإلكترونات الموجودة في الغلاف الخارجي إلكترونات التكافؤ ، والتي لها تأثير كبير على السلوك الكيميائي للذرة . والإلكترونات الداخلية تلعب دور أبضا ولكنه ثانوى نظرا لتأثير الشحنة الموجبة الموجودة في نواة الذرة .

كل غلاف من أغلفة الطاقة يتم ترتيبها تصاعديا بدأ من أقرب الاغلفة للنواة والذي يرقم برقم 1 ويمكن لكل غلاف أن يمتلئ بعدد معين من الإلكترونات طبقا لعدد المستويات الفرعية ونوع المدارات التي يحتويها هذا الغلاف :

الغلاف الأول : من 1 : 2 إلكترون - مستوى فرعى s - عدد 1 مدار .
الغلاف الثاني : من 2 : 8 إلكترون - مستوى فرعى p, s - عدد 4 مدارات .
الغلاف الثالث : من 3 : 18 إلكترون - مستوى فرعى d, p, s - عدد 9 مدارات .
الغلاف الرابع : من 4 : 32 إلكترون - مستوى فرعى f d, p, s - عدد 16 مدار .
يمكن تحديد كثافة الإلكترونات لأى غلاف طبقاً للمعادلة : 2 n2 حيث " n " هي رقم الغلاف ، ( رقم الكم الرئيسي )وتقو الإلكترونات بملئ مستويات الطاقة القريبة من النواة أولا . ويكون الغلاف الأخير الذي به الإلكترونات هو غلاف التكافؤ حتى لو كان يحتوى على إلكترون واحد .

وتفسير شغل أغلفة الطاقة الداخلية أولا هو أن مستويات طاقة الإلكترونات في الأغلفة القريبة من النواة تكون أقل بكثير من مستويات طاقة الإلكترونات في الأغلفة الخارجية . وعلى هذا لإنه في حالة وجود غلاف طاقة داخلى غير ممتلئ ، يقوم الإلكترون الموجود في الغلاف الخارجى بالتنقل بسرعة للغلاف الداخى (ويقوم بإخراج إشعاع مساوى لفرق الطاقة بين الغلافين).

تقوم الإلكترونات الموجودة في غلاف الطاقة الخارجى بالتحكم في سلوك الذرة عند عمل الروابط الكيميائية . ولذا فإن الذرات التي لها نفس عدد الإلكترونات في غلاف الطاقة الخارجي (إلكترونات التكافؤ) يتم وضعها في مجموعة واحدة في الجدول الدوري .المجموعة هي عبارة عن عامود في الجدول الدوري ، وتكون المجموعة الأولي هي التي تحتوى على إلكترون واحد في غلاف الطاقة الخارجي ، المجموعة الثانية تحتوي على 2 إلكترون ، المجموعة الثالثة تحتوي على 3 إلكترونات ، وهكذا . وكقاعدة عامة ، كلما قلت عدد الإلكترونات في مستوى في غلاف تكافؤ الذرة كلما زاد نشاط الذرة وعلى هذا تكون فلزات المجموعة الأولى أكثر العناصر نشاطا وأكثرها سيزيوم ، روبديوم ، فرنسيوم .

وتكون الذرة أكثر استقرارا ( أقل في الطاقة ) عندما يكون غلاف التكافؤ ممتلئ . ويمكن الوصول لهذا عن طريق الآتي: يمكن للذرة المساهمة بالإلكترونات مع ذرات متجاورة ( رابطة تساهمية ) . أو يمكن لها أن تزيل الإلكترونات من الذرات الأخرى ( رابطة أيونية ) . عملية تحريك الإلكترونات بين الذرات تجعل الذرات مرتبطة معا ، ويعرف هذا بالترابط الكيميائي وعن طريق هذا الترابط يتم بناء الجزيئات والمركبات الأيوينة . وتوجد خمس أنواع رئيسية للروابط :

الرابطة الأيونية
الرابطة التساهمية
الرابطة التناسقية
الرابطة الهيدروجينية
الرابطة الفلزية

الذرات في الكون و الكرة الأرضية
[استخدام نظرية التضخم الكوني ، فإن عدد الذرات في الكون يتراوح من 4×1078 إلى 6×1079 تقريبا . وبصفة عامة نظرا لأن الكون لا نهائي فإن عدد الذرات أيضا يمكن أن يكون لا نهائي . و هذا لا يتنافى مع العدد الذي تم حسابه نظرا لأن الكون الخاضع للدراسة يقع ضمن 14 مليار سنة ضوئية .

[عدل] الذرة في الصناعة
تقوم الذرة بدور غاية في الأهمية في الصناعة ، يتضمن ذلك الصناعات النووية ، علم المواد الصناعية ، وأيضا في الصناعات الكيمياء

الذرة في العلم
ظلت الذرة محل أنظار تركيز العلماء لعقود . وكان للنظرية الذرية تأثير كبير على كثير من فروع العلم ، مثل الفيزياء النووية ، الطيف وكل فروع الكيمياء تقريبا . ويتم دراسة الذرة هذه الأيام في مجال ميكانيكا الكم و الجسيمات تحت-الذرية .

و قد تمت دراسة الذرة بدون قصد مباشر في القرن 19 و القرن 20 وفى السنين الحالية ، وبظهور تقنيات جديدة أصبحت دراسة الذرة أسهل وأدق . فعن استخدام الميكروسكوب الإلكتروني الذي تم اكتشافه في عام 1931 تم تصوير ذرات مفردة . كما تم استحداث طرق جديدة للتعرف على الذرات والمركبات . فمثلا يتم استخدام مطياف الكتلة لتحديد الذرات والمركبات . كما يتم استخدام جي سي إم إس " كروماتوجرافى الغاز و مطياف الكتلة " لمعرفة المواد . وأيضا التأكد من وجود ذرات أو جزيئات معينة عن طريق أشعة إكس كريستالوجرافى .

النظريات التاريخية

قام كل من ديموقراطس و ليسيوبوس ، " فلاسفة إغريق من القرن الخامس قبل الميلاد" بتقديم أول الإفتراضات بخصوص الذرة . فقد إفترضا أن لكل ذرة شكل محدد مثل الحصوات الصغيرة ، وهذا الشكل هو ما يحكم خواص تلك الذرة . وقام دالتون في القرن 19 بإثبات أن المادة تتكون من ذرات ولكنه لم يعرف شيئا عن تركيبها . وقد كان هذا الفرض مضاد لنظرية الانقسام اللانهائي ، التي كانت تنص على أن المادة يمكن أن تنقسم دائما إلى أجزاء أصغر .

وخلال هذا الوقت ، كانت الذرة تعتبر أنها أصغر جزء في المادة ، وقد تغير هذا الفرض لاحقا إلى أن الذرة نفسها تتكون من جسيمات تحت الذرية وتم اكتشاف الإلكترون عن طريق تجربة طومسونوكانت عن أول الجسيمات التي يتم اكتشافها . وقد أدى ذلك لإثبات أن الذرة يمكن أن تنقسم . كما ساهمت اكتشافات راذرفورد في إثبات وجود النواة وأنها تحمل شحنة موجبة . وكل الدراسات الحديثة للذرة تأخذ في الاعتبار أن الذرة تتكون من جسيمات تحت ذرية .

ومنذ عهد ديموقراطس تم اقتراح نظرات عديدة لتركيب الذرة منها :

نظرية البودينج
نظرية الذرة المكعبة
تصور بوهر
التصور الموجي وهو التصور المقبول حاليا راجع تركيب الذرة .
وبينما تم إثبات خطأ نظرية ديموقراطس تماما ، فإن كثير من النظريات الحديثة مبنية على أفكار مشابهه مثل الشكل والإهتزاز وهذه الأفكار تماثل خواص الجسيمات تحت الذريه

أصل تسمية الذرة
يرجع أصل كلمة الذرة إلى الكلمة الإغريقية أتوموس ، وتعنى غير قابل للانقسام . وحتى القرن 19 حيث تم عرض تصور بوهر كان الاعتقاد السائد أن الذرات جسيمات دقيقة للغاية وغير قابلة للانقسام