السحابة الإلكترونية في الذرة، من اسمها يتبين أنها سحابة تحتوي على العديد من الإلكترونات، ولها العديد من الخصائص التي تحدد خصائص الذرة، ولكن ما هي السحابة الإلكترونية في الذرة، وما هي خصائصها بالإضافة إلى مراحل اكتشاف الإلكترون، هذا ما سنناقشه في هذا المقال.
السحابة الإلكترونية في الذرة
السحابة الإلكترونية هي منطقة الشحنة السالبة المحيطة بنواة الذرة، والمرتبطة بالمدار الذري، وتصف السحابة الإلكترونية المنطقة التي تحتوي على الإلكترونات، كما وظهر استخدام عبارة “السحابة الإلكترونية” لأول مرة حوالي عام 1925م عندما كان إرفين شرودنغر وفيرنر هايزنبرغ يبحثان عن طريقة لوصف موضع الإلكترونات في الذرة بدقة، بحيث تدور الإلكترونات حول النواة بنفس الطريقة التي تدور بها الكواكب حول الشمس، وفي نموذج السحابة الإلكترونية وجد أن هناك مناطق محددة يمكن أن يتواجد فيها الإلكترون على الأرجح، ولكن من الممكن نظريًا أن يتواجد الإلكترون في أي مكان ، بما في ذلك داخل النواة.
يستخدم الكيميائيون نموذج السحابة الإلكترونية لرسم خريطة المدارات الذرية للإلكترونات. هذه الخرائط ليست كلها كروية، بل لها أشكال عديدة، وتساعد أشكالها على التنبؤ بالاتجاهات التي تظهر فيها هذه الإلكترونات.
اكتشاف الإلكترون
بحلول أواخر القرن التاسع عشر، بدأ العلماء في وضع نظرية مفادها أن الذرة مصنوعة من أكثر من وحدة أساسية واحدة. من خلال سلسلة من التجارب باستخدام أنابيب أشعة الكاثود (المعروفة باسم أنابيب كروكس)، لاحظ طومسون أن أشعة الكاثود يمكن أن تنحرف عن طريق المجالات الكهربائية والمغناطيسية. وخلص إلى أنه بدلاً من أن تتكون الذرة من الضوء، فإنها تتكون من جسيمات سالبة الشحنة أصغر من الهيدروجين بـ 1 مرة، وأخف من الهيدروجين بـ 1800 مرة، وهذا ما أكد أن ذرة الهيدروجين هي أصغر وحدة في المادة، وذهب طومسون أبعد من ذلك إلى تشير إلى أن الذرات قابلة للقسمة. ولتفسير الشحنة الكلية للذرة، والتي تتكون من شحنات موجبة وسالبة، اقترح طومسون نموذجًا يتم بموجبه توزيع “الجسيمات” سالبة الشحنة في بحر موحد من الشحنة الموجبة، وسميت هذه الجسيمات فيما بعد بالإلكترونات.
خصائص الإلكترون
تحتوي الذرة على ثلاثة جسيمات أساسية وهي البروتونات والنيوترونات الموجودة في نواة الذرة، بالإضافة إلى الإلكترونات التي تدور حول نواة الذرة في مدارات مختلفة. وفيما يلي أهم خصائص الإلكترونات:
- الإلكترونات صغيرة للغاية، حيث تبلغ كتلة الإلكترون حوالي 1/2000 من كتلة البروتون أو النيوترون، لذلك لا تساهم الإلكترونات تقريبًا بأي شيء في الكتلة الإجمالية للذرة.
- تمتلك الإلكترونات شحنة كهربائية سالبة، وهي تساوي عدد البروتونات ولكنها معاكسة لها في الإشارة، حيث تكون شحنة البروتون موجبة.
- تحتوي جميع الذرات على نفس عدد الإلكترونات الموجودة في البروتونات، وبالتالي فإن الشحنات الموجبة والسالبة تلغي بعضها البعض، مما يجعل الذرات متعادلة كهربائيًا.
وفي الختام، وأهم ما يتناوله هذا المقال هو السحابة الإلكترونية في الذرة، ومراحل اكتشاف الإلكترون، وخصائص الإلكترون التي تميزه عن بقية الجزيئات الموجودة في الذرة.