الكيمياء

الإلكترونات

2011 الذرات و الجزيئات

توم جاگسون

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

الكيمياء

يقع النوع الثالث من الجسيمات دون الذرّية، الذي يُطلق عليه اسم الإلكترون، خارج النواة. فالإلكترونات تدور حول النواة، كما أن الإلكترونات أخف وزناً بما يعادل 1,830 مرة من وزن

البروتونات أو النيوترونات.

وعلى الرغم من صغر حجم الإلكترونات، إلا أنها مشحونة بشحنة كهربائية سالبة 1−. وهذه الشحنة مساوية تماماً ومعاكسة لشحنة أي بروتون. إن الجسيمات ذات الشحنات المعاكسة تنجذب نحو بعضها، بينما تنجذب

الإلكترونات ذات الشحنة السالبة نحو النواة التي تملك شحنة موجبة. وهذه القوة هي التي تبقي الإلكترونات في مكانها وتحافظ على تماسك الذرّة.

إن عدد الإلكترونات في الذرّة مساوٍ دائماً لعدد البروتونات، فذرّات الهيدروجين على سبيل المثال، لها إلكترون واحد، بينما تحوي ذرّة الهليوم إلكترونين. لذلك فإن الشحنة الموجبة للبروتونات تتوازن تماماً من خلال شحنة الإلكترونات. وبالتالي، فإن الذرّات الكاملة ليس لها شحنة إجمالية على الإطلاق.

أعداد مختلفة

يجب أن يكون لجميع ذرّات العنصر الواحد العدد الذرّي نفسه. غير أن ذرّات العنصر الواحد قد يكون لها أعداد كتلة ذرّية مختلفة نوعاً ما. وسبب ذلك هو أن العنصر قد يضم أعداداً مختلفة من النيوترونات في نواته. وتسمى الأشكال المتباينة للعناصر «النظائر». توجد ذرّات الهيدروجين، على سبيل المثال، ضمن ثلاثة نظائر، معظمها مكوّن من ذرّات هيدروجين بسيطة لها عدد الكتلة الذرّية (1)؛ (لأنها تملك بروتوناً واحداً في النواة). إن نسبة (0.015) بالمئة من ذرّات

الهيدروجين تملك نيوتروناً واحداً وبروتوناً واحداً في النواة، وعدد الكتلة الذرّية لهذا النظير هو (2)، ويُطلق عليه اسم ديوتريوم، أو الهيدروجين الثقيل. وأخيراً، فإن واحداً من كل مليار تريليون ذرّة هيدروجين يشكل نظير الديوتريوم. ويتألف هذا النظير من نيوترونين في النواة وعدد كتلته الذرّية (3).


مجلة العلوم
‫‪عناقيد الحالات: لغز رئيسي من ألغاز جائحة كورونا
قلم:      كاي كوبفرشميدت
ترجمة:   د. عبد الرحمن سوالمة
تغطية مجلة ساينس Science لكوفيد-19 بدعم من مركز بوليتزر Pulitzer Centre
في 10 مارس، عندما التقى 61 شخصًا للتدريب على التراتيل بكنيسة  في ماونت فيرنون بواشنطن، بدا كل شيء طبيعيًا. ولمدة ساعتين ونصف الساعة أنشد المنشدون، وتناولوا الكعك والبرتقال، وأنشدوا مرة أخرى. ولكن أحدهم كان يعاني منذ ثلاثة أيام ما يبدو كأنه زكام، والذي تبين فيما بعد أنه كوفيد-19 COVID-19. وفي 12 مايو نشرت ... (قراءة المقال)
التقدم العلمي
‫‪هل أنت سجين "غرف الصّدى"؟
. عمّار العاني باحث في المعلوماتية وتأثير وسائل التواصل الاجتماعي، سورية
في الوقت الذي تظهر فيه معظم الأبحاث العلمية أن ظاهرة الاحترار العالمي والتغير المناخي حقيقة مؤكدة، فإن نحو 15% من الجمهور لا يصدق هذه النظرية ويعتبرها خدعة من قبل الحكومات. وتظهر الإحصاءات أن نحو 5% من الأهالي يمتنعون عن تقديم اللقاحات الأساسية لأطفالهم إيماناً منهم بأخطارها، على الرغم من التوافق شبه الكامل في الأوساط الطبية على أن هذه المخاوف لا أساس لها.
   ... (قراءة المقال)
مجلة العلوم
‫‪"سرعة خاطفة": جهود أمريكية لإنتاج اللقاح تخرجإلى العلن
قلم:       جون كوهين
ترجمة:   د. عبد الرحمن سوالمة
الحكمة المتعارف عليها هي أن إنتاج لقاح لكوفيد-COVID-19 19 لن يكون ممكنا قبل سنة على الأقل من الآن، ولكن جهود الجهات التنظيمية في حكومة الولايات المتحدة، والتي تعرف بعملية السرعة الخاطفة  Operation Warp Speed أو أسرع من الضوء، لا تنطبق عليها هذه الحكمة التقليدية. وهذا المشروع،  المبهم حتى الآن، والذي من المرجح أن يُعلِن عنه البيت الأبيض رسميًا في الأيام القادمة، سيختار مجموعة متباينة ... (قراءة المقال)
التقدم العلمي
‫‪الإشكاليات الطبية لمرض كوفيد 19
. جمال المطر اختصاصي في أمراض الأذن والأنف والحنجرة، الكويت
تعد الكائنات الحية الدقيقة والفيروسات من العوامل الممرضة الشائعة للإنسان، ويتميز بعضها عن بعض بعدد من الخصائص والسمات. فبعض الفيروسات يصيب النباتات وبعضها يصيب الحيوانات، وهناك أنواع تصيب الإنسان مسببة له أمراضاً متنوعة مثل متلازمة عوز نقص المناعة المكتسبة الإيدز، والتهاب الكبد الفيروسي، والحصبة. ويشهد العالم حاليا أول جائحة يسببها فيروس كورونا الذي ينتمي إلى فصيلة فيروسات واسعة ... (قراءة المقال)
التقدم العلمي
‫‪أصبح العدو القديم حليفًا .. استخدام الفيروسات في علاج السرطان
. خالد صنبر، د. معتصم البارودي، د. نبيل أحمد باحثون في مجال الأمراض والفيروسات بكلية الطب في هيوستن، الولايات المتحدة
على الرغم من كونها أكثر الكائنات بساطًة فإن الفيروسات أتقنت عملية التطور بصورة مذهلة؛ فقد أتاح استغلال تلك المخلوقات الدقيقة لمخلوقات أكثر تعقيدًا، لحاجتها إلى التكوينات الخلوية، قدرة كبيرة لها على اجتياز العقبات التطورية. ففي جينومنا الخاص، اتخذت الفيروسات مخبئًا لإحدى أكثر الرحلات نجاحًا عبر الزمن، إذ يعتقد أن نحو %10 من ... (قراءة المقال)
التقدم العلمي
‫‪قصة الفيروسات .. 3 رواد أسهموا في اكتشافاتها المذهلة
. إسلام حسين باحث في مجال الفيروسات في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، الوريات المتحدة
يعتبر أواخر القرن التاسع عشر العصر الذهبي لعلم الميكروبيولوجيا علم الأحياء المجهرية، إذ شهد اكتشافات كثيرة عن بعض أنواع المكروبات، وتحديدا البكتيريا والفطريات. وأدت هذه الاكتشافات إلى تكوين نظرية شمولية عن الميكروبات، تعرف بنظرية الجراثيم germ theory، التي بنيت على معلومات توفرت لدى العلماء في ذلك الوقت. افترضت هذه النظرية توفر بعض الخصائص في أي مسبب ... (قراءة المقال)
مجلة العلوم
‫‪زيادة مقاومة النباتات للحرارة تنتج محاصيل أوفر
قلم:   إريك شتوكشتاد
ترجمة:  صفاء كنج
فيما تحوِّل النباتات ضوء الشمس إلى سكر، تجابه خلاياها خطر الاحتراق نتيجة الحرارة المرتفعة. إذ تولد عملية البناء الضوئي Photosynthesis منتجات كيميائية ثانوية يمكن أن تتلف آلية التحويل الضوئي Light converting machinery نفسها - وكلما ارتفعت حرارة الطقس زاد احتمال خروج العملية عن السيطرة مع تسارع بعض التفاعلات الكيميائية وتباطؤ أخرى. حالياً، عدّل فريق من علماء الجينات النباتات جينياً لزيادة قدرتها على ... (قراءة المقال)
أخبار العلوم
‫‪مجهر ألماسي يكشف أسرارَ مغناطيسية للصخور القديمة
قلم:   بول فوسن
ترجمة:  صفاء كنج
على منضدة داخل المختبر المحمي مغناطيسياً، حيث يعمل روجر فوRoger Fu، وهواختصاصي بعلم الكواكب من جامعة هارفارد Harvard University، يوجد جهاز متواضع يمكنه نبش قصص الماضي الجيولوجي السحيق. ويتكون مجهر الألماس الكمي Quantum diamond microscope اختصاراً: المجهر QDM من عدد من الملفات الكهرومغناطيسية Electromagnetic coils الملفوفة حول كاميرا وليزر صغير وما يشبه شريحة اختبار وردية اللون. ولكن الشريحة ليست من ... (قراءة المقال)
مجلة العلوم
‫‪الهيدروجين المعدني سيكون الوقود الأفضل إذا نجحنا في إنتاجه
قلم: مايكل بروكس
ترجمة: أنوار البغلي
من كان يتصور أن أعظم مادة في العالم يمكنها توليد هذا الكم من الحرارة؟ للأسف، إنها ليست النوع المفيد من الحرارة. على الأقل حتى الآن. بعد أكثر من 90 عاماً من المحاولات لإنتاج الهيدروجين بصورته المعدنية Metallic form، مازالت النتائج الوحيدة التي يمكن التأكد منها هي الانقسامات بين الباحثين حول هذه النتيجة.
وإنتاج الهيدروجين المعدني لأول مرة يعد إنجازا كبيرا ، إلى درجة نسب معها العديد من الباحثين ... (قراءة المقال)
مجلة العلوم
‫‪رئيسة سيرن CERN: قد تكون الفيزياء الكبيرة يائسة، غير أننا نحتاج إليها أكثر من أي وقتٍ مضى‪
قلم: ريتشارد ويب
ترجمة: محمد الرفاعي
على الرغم من مدخل سيرن CERN المرتب، وخط الترام الحديث الذي ينطلق من أمام بابه إلى مركز مدينة جنيف Geneva، فإنه يصعب تمييزه من الخارج عن مؤسسات التعليم العالي الأخرى التي تحتاج إلى مسحةٍ من الدهان. غير أن أعلام 23 دولة التي ترفرف أمام مدخله الرئيسي، وهدير النشاط داخله، تخبرنا بقصةٍ أخرى. ويتربع سيرن على الحدود الفاصلة بين فرنسا وسويسرا، وهو أكبر مختبر فيزياء جسيمات في العالم، ويمثل تعاوناً علمياً لا ... (قراءة المقال)
مجلة مدار
‫‪سيارة الهيدروجين الجديدة من تويوتا
حن نحب فكرة سيارات الهيدروجين. تذهب إلى محطة للوقود وتملأ خزان السيارة ثم تنطلق بعد دقائق دون أن تخلف في أعقابك سوى البخار. لذلك، عندما طرحت تويوتا سيارة ميراي Mirai للمرة الأولى في عام 2015، كنا نأمل بأن نرى سيارة أخرى شبيهة بها على الطرقات، وأن تنتشر محطات وقود الهيدروجين في أعقابها. وللأسف، لم تكن تلك هي الحال. ولكن مع اقتراب إعادة تسليط الضوء خلال ألعاب طوكيو 2020 على سيارات الهيدروجين في القرية الأولمبية التي تعمل بالهيدروجين، دعتنا ... (قراءة المقال)
التقدم العلمي
‫‪الاندماج النووي
تقدم كبير حصل في أبحاث الاندماج النووي لإنتاج طاقة آمنة ونظيفة لا تنضب ويمكن توفيرها بتكلفة مقبولة التفاعل الاندماجي يكون منتجا للطاقة عندما تكون ظروف التفاعل مشابهة لتلك الظروف الموجودة في لب الشمس  د. فخري حسن أستاذ الفيزياء، جامعة الخليل، الخليل فلسطين
   تعتبر الطاقة النووية خيارا مناسبا لتوفير طاقة نظيفة وآمنة للبشرية، غير أن تكنولوجيا الانشطار النووي المستخدمة حاليا خطرة وملوثة للبيئة. وقد حدث تقدم كبير في أبحاث الاندماج ... (قراءة المقال)
مجلة مدار
‫‪كيف يمكن لأي إلكترون أن يكون جُسَيماً وموجة؟
شارلي سيمونز، لوس ألتوس هيلز، كاليفورنيا
الإلكترون Electron عبارة عن جُسيم صغير ذي شحنة سالبة يدور حول نواة الذرة. كان ذلك واضحاً منذ أن اكتشفه الفيزيائي البريطاني جيه. جيه. طومسون J. J. Thomson في عام 1897. ولكن بعد مرور 30 عاماً، حقق ابنه جورج اكتشافاً آخر؛ فعند إرسال إلكترونات عبر فيلم رقيق من المعدن، وجد أنها أنشأت نمطاً من التداخل، كما لو أنها موجات، وليس جسيمات. ومثل والده، حصل جورج على جائزة نوبل عن عمله، ولكن «ثنائية الجسيم-الموجة» ... (قراءة المقال)
مجلة العلوم
‫‪ما هو الكوارك؟ ولماذا ربما لا تكون أكثر لبنات بناء المادة الأساسية موجودة؟
قلم: جوشوا هوغيغو
ترجمة: همام بيطار
تحظى رواية يقظة فينينغان FINNEGANS WAKE بسمعة خاصة كونها واحدة من أصعب الروايات في اللغة الإنجليزية. مزجت هذه الرواية، التي استغرق جيمس جويس James Joyce 17 عاماً في كتابتها، بين كلمات مخترعة وعبارات حقيقية متحدية بذلك قواعد اللغة. وينتهي السطر الأخير من هذه الرواية في منتصف الجملة، لتدرك أنّ الكلمات التي يجب أن تأتي بعدها هي تلك الموجودة في بداية الكتاب. ويقول البعض إنها محاولة من جويس لإعادة توليد ... (قراءة المقال)
أخبار العلوم
‫‪الجيش الأمريكي يختبر تنظيف حزام الإشعاع في الفضاء
قلم: ريتشارد ستون
ترجمة: صفاء كنج
ظن الجيش الأمريكي أنه نجح في إزالة الشوائب من السماء عندما فجَّر في 9 يوليو 1962 قنبلة نووية تزن 1,4 ميغاطن على بعد نحو 400 كيلومتر في الفضاء: كانت الأقمار الاصطناعية المدارية بأمان خارج نطاق الانفجار. لكن في الأشهر التي تلت الاختبار الذي أطلق عليه اسم ستارفيش برايم Starfish Prime، بدأت الأقمار الاصطناعية تنطفئ واحدا تلو الآخر، بما في ذلك القمر تلستار Telstar، أول قمر اصطناعي للاتصالات في العالم. فقد ... (قراءة المقال)
أخبار العلوم
‫‪شكل جديد من الكربون النقي يبهر العلماء ويحيِّرهم
قلم: وايت غيبس، في ريتشموند
ترجمة: صفاء كنج
يقول باحثون إن حادثًا سعيدًا أوصلهم إلى اكتشاف شكل جديد ومستقر من الكربون النقي Pure Carbon المصنوع من مواد أولية رخيصة. ومثل الألماس والغرافين، وهما مظهران آخران للكربون، يبدو أن للمادة الجديدة خواص فيزيائية استثنائية؛ فهي أقسى من الفولاذ وموصلة بالقدر نفسه تقريباً للكهرباء وعاكسة مثل مرآة من الألومنيوم المصقول. وربما الأكثر إثارة للدهشة، أن المادة تبدو ذات خاصية مغناطيسية حديدية ... (قراءة المقال)
مجلة مدار
‫‪الـــبــحـــث عن أقـــــــدم المـجـرات في الكون
لما تعمقنا في النظر إلى الحجم الهائل للفضاء، ازدادت الفترة الزمنية التي يمكننا رؤيتها في الماضي. وحاليا، يدفع مشروع «ريلكس» RELICS لوكالة ناسا هذه الظاهرة إلى أبعد حد ممكن في محاولة لرصد المجرات التي تشكلت في البدايات المبكرة للكون
مع توسّع كرة النار التي هي الانفجار الكبير Big Bang وتبرّدها، تحولت من التوهج لدرجة الابيضاض إلى اللون الأحمر الكرزي قبل أن تتلاشى أخيراً، بحيث لم تعد مرئية. وغمر الكونُ السوادَ وامتد عصر الظلام الكوني الناتج ... (قراءة المقال)
التقدم العلمي
‫‪مستقبل الطاقة النووية و تطبيقاتها الحديثة
. وفاء محمد سالم
بعد الهجوم بالقنابل النووية على مدينتي هيروشيما وناغازاكي وانتهاء الحرب العالمية الثانية بات واضحا على المستوى الدولي القدرة الهائلة للطاقة النووية. واتجه التفكير بعد ذلك إلى إنشاء مفاعلات عملاقة وتطويرها لتطويع هذه الطاقة بما يسمح باستخدامها في المجالات الصناعية المدنية لتحسين نمط حياة الإنسان ودعم السلام الدولي. وإضافة إلى العمل على التطبيقات السلمية للطاقة النووية استمر السعي إلى استخدامها مرة أخرى في الأغراض العسكرية ... (قراءة المقال)

اظهر المزيد

مقالات ذات صلة

زر الذهاب إلى الأعلى
إغلاق
إغلاق