ما هو نموذج دالتون للذرة
تعريف نموذج دالتون للذرة
قدم جون دالتون في عام 1803 من خلال دراسته لأعمال لافوزيه وجوزيف بروست على قانون النسب المتعددة، والذي كان ينص على أن نسب الكتل للعناصر الموجودة في المركب الكيميائي هي في الأساس عناصر صغيرة غير قابلة للتدمير بأي طريقة، وعلى الرغم من أن مفهوم الذرة في الأساس يعود إلى أفكار ديموقريطس والذي كان أول من اقترح النظرية الذرية، فكان هناك العديد من نماذج الذرات الذي أتت قبل وبعد جون دالتون، وينص تعريف نظرية دالتون للذرة على أن الذرة هي البنية الأساسية للكيمياء، فكان لتعريف الذرات ومدى اختلافها أثر كبير أثار فضول الكثير من العلماء وجعلهم يضعوا العديد من الفرضيات، وتساؤلاتهم المُلحه فيكيف تختلف الذرات، وما الذي يميز كل عنصر عن الآخر؟ قام دالتون في نظريته على الاستناد إلى بعض القوانين، ومنها قانون النسب الثابتة والذي يثبت أن نسبة كتل العناصر في المركب ثابتة، وقانون الحفاظ على الكتلة والذي ينص على أن كتل جميع المواد المتفاعلة مساوية للنواتج، قام دالتون بوضع فرضية للعناصر الكيميائية وجعلها اقتراح له وكانت هذه الفرضية تنص على أن على الرغم من كون كل عنصر كيميائي يتكون من ذرات ذات نوع واحد لا يمكن تدميرها كيميائيًا، إلا أن لها القدرة على تكوين هياكل كيميائية معقدة، وكانت هذه هي أول نظرية علمية للذرة من قِبل دالتون.
النقاط الرئيسية في نظرية دالتون
بدأ ظهور النظرية الذرية كمجرد فكرة فلسفية من آلاف السنين عند اليونان والهنود، وكان ظهورها تعبيرًا على الفلسفة فقط دون الرجوع إلى الرأي العلمي، فلم يتم تبنيها علميًا، حتى القرن التاسع عشر، وذلك عندما بدأ المنهج القائم على الأدلة في الكشف عن شكل النموذج الذري، في الأساس كان الاعتقاد المبني على النموذج الذري أن المادة عبارة عن عناصر صغيرة وغير قابلة للتجزئة وذات جذور عميقة، كان جون دالتون كيميائي وفيزيائي وعالم للأرصاد الجوية ذو جنسية إنجليزية، قام بالعديد من التجارب والأبحاث والاقتراحات حول نظرية التركيب الذري، فكانت تلك النظرية بمثابة النقلة العلمية في تاريخ دالتون وفي تاريخ علم الذرات، فتصبح نظرية دالتون واحدة من أكبر الركائز في علم الفيزياء والكيمياء الحديثة، انشئ دالتون نموذج خاص به و أصبح مخترع الذرة جون دالتون، قام جون دالتون بإنشاء نموذج للتفاعلات الذرية بجانب تطويره لقوانين فهم كيفية عمل الغازات، كان هدف دالتون هو معرفة كيفية تفاعل الذرات ووزن الذرات، وتصميم القوانين التي تؤسس النظرية الذرية كنظام علمي متكامل، وتعتبر نظرية دالتون الذرية أول محاولة لوصف كل مادة منفردة وخصائصها وعدد الذرات بها، فكان له عدة نقاط وإليك هي:
- قام دالتون بتأسيس نظريته بناءًا على قانون الحفاظ على الكتلة وقانون التكوين الثابت.
- كان الجزء الأول من نظريته ينص على أن كل مادة لها ذرات خاصة غير قابلة للتجزئة.
- جميع ذرات العنصر الواحد متطابقة في الكتلة والخصائص.
- تتكون المركبات من مجموعات ذات نوعين مختلفين من الذرات.
- التفاعل الكيميائي هو عبارة عن إعادة ترتيب للذرات.
نظرية دالتون الذرية
كانت لنظرية دالتون عدة أجزاء، فقام جون دالتون بتوظيف كل الدلائل الكيميائية والفيزيائية لوصف الذرة، فكان يعتقد جون دالتون أيضًا أن النظرية الذرية التي وضعها يمكنها أن تفسر سبب امتصاص الماء للغازات المختلفة، فمثلًا وجد أن للماء خاصية امتصاص لغاز ثاني أكسيد الكربون أكثر فاعلية من امتصاصه لغاز النيتروجين، وقال أن هذا يرجع إلى اختلاف الكتلة بين غازي النيتروجين وثاني أكسيد الكربون، ويرجع ذلك إلى أن جزيئات غاز ثاني أكسيد الكربون أثقل من جزيئات غاز النيتروجين، وإليك أجزاء نظرية دالتون للذرة كما يأتي:
- الجزء الأول: كل المواد مصنوعة من الذرات
قام دالتون بفرض قانون حفظ الكتلة وقانون النسب المحددة، لقد فرض دالتون أن الذرات عبارة عن جسيمات دقيقة صلبة وضخمة غير قابلة للتجزئة، ومن هنا نجد التناقض في نظرية دالتون، فلم يكن لدالتون أي فكرة عن البنية الداخلية على الذرات.
- الجزء الثاني: كل ذرات العنصر الواحد متطابقة في الكتلة
اقترح دالتون أن كل ذرة من عنصر متطابقة تمامًا في الخصائص والكتلة، فمثلًا الفضة، كل ذرة فيه مطابقة تمامًا لقرينتها في نفس العنصر، وأكد أيضًا على أن ذرات العنصر الواحد تختلف عن ذرات العناصر الأخرى، فبرغم القصور التي كانت موجودة في نظرية جون دالتون إلا أننا نجد أن ذلك صحيح في بعض العناصر، فتختلف ذرة الأكسجين عن ذرة اليورانيوم، إلا أن بعضها قد يشترك أحيانًا في بعض النقاط مثل درجة الغليان والانصهار والكهرباء وما إلى ذلك، ولكن من المؤكد أن لا يوجد عنصرين متشابهين في الخصائص بضبط.
- الجزء الثالث: المركبات عبارة عن مجموعات مكونة من نوعين مختلفين من الذرات
في ذلك الجزء من نظرية دالتون، قدم اقتراح وهو أن المركبات عبارة عن مجموعات مكونة من نوعين أو أكثر من الذرات، فمثلًا ملح الطعام، والذي يشكل مزيج من عنصري الصوديوم وهو من العناصر شديدة التفاعل، والكلور وهو غاز سام، وهما عنصرين منفصلين تمامًا يحتويان على خصائص كيميائية وفيزيائية، تتحد ذرات عنصر الصوديوم والكلور مع بعضهما بنسبة 1:1، لتشكل لنا البلورات البيضاء من ملح الطعام الآمن للاستخدام.
- الجزء الرابع: التفاعل الكيميائي هو إعادة ترتيب الذرات
في الجزء الرابع والأخير من نظرية دالتون، قال أن التفاعلات الكيميائية هي التي تخلق الذرات بجانب أنها لا تدمر، ولكن فقط يتم ترتيبها لصنع مركب جديد،مثلما حدث مع مركب كلوريد الصوديوم أو ملح الطعام، وذلك من خلال اتحاد ذرات الصوديوم مع الكلور.
فروض نظرية دالتون
على مر السنين تم مراجعة النظرية الذرية لضمان وجود نظائر تثبت التحول البيني بين الكتلة والطاقة، وتطوير النظرية الذرية الحديثة التي قام بها دالتون، فكان لتعيين وحدة الكتلة الذرية على اسم دالتون، العديد من التجارب والأبحاث والافتراضات فكانت الافتراضات التي استند عليها دالتون هي:
- كل شيء حولنا يتكون من ذرات، وهي أجزاء لا يمكن تدميرها أو تجزئتها.
- للتفاعل الكيميائي أثر في إعادة ترتيب ذرات المادة المتفاعلة والمنتجة عنها.
- تُنتج المركبات من خلال مجموعات مختلفة ومتعددة من الذرات.
- العناصر المختلفة تحتوي على ذرات مختلفة في الحجم والكتلة.
- تتكون أي مادة من جسيمات ضئيلة في الحجم ولا يمكن تجزئتها.
- تفاعل ذرات العناصر مع بعضها بنسب ثابتة لتشكيل المركب.
- جميع عناصر ذرات العنصر الواحد متطابقة.
إخفاقات نظرية دالتون
على الرغم من أن نظرية دالتون كانت من النظريات المثيرة للإهتمام، إلا أنه في عام 1811 قام أميدو أوغادرو بتصحيح نظرية دالتون الذرية، حيث أثبت أنه من غير الممكن تقدير الكتل الذرية لجميع العناصر بشكل دقيق، كما أثبت أنه عند وضع حجوم متساوية من الغازات في نفس درجة الحرارة والضغط، عندها تكون كل الغازات لها نفس عدد الجزيئات وكان ذلك على عكس نظرية دالتون، وإليك بعض إخفاقات نظرية دالتون كما يأتي:
- قال دالتون أن جميع ذرات نفس العنصر واحدة، وذلك من الأخطاء الكبرى حيث أن يمكن أن يكون للعنصر أكثر من شكل.
- قدرة الذرة على التقسيم إلى جزيئات وكان ذلك عكس نظرية دالتون في أن الذرة غير قابلة للتجزئة.
- قال دالتون أن ذرات العناصر المختلفة تتحد في عدد صحيح، وكان ذلك غير منطقي بدليل مركب السكر المعقد.
- عدم قدرة نظرية دالتون على تفسير خاصية التآصل، والتي تشير إلى وجودة أشكال عديدة للعنصر الكيميائي
رد مع اقتباس