3 - Atomic science

 

Atomic science " علم الذرّة "

الذرة هي أصغر وحدة يمكن تقسيم المادة إليها دون انطلاق جزيئات مشحونة كهربائيًا و تُعدُّ الذرّة أيضًا أصغر وحدة للمادة لها الخصائص المميزة لعنصر كيميائي

تعدُّ الذرة في الكيمياء اللبنة الأساسية، وهي أصغر قطعة من المادة وفيها الخصائص المميزة لأي عنصر كيميائي ويوجد أكثر من 90 نوعًا من الذّرات في الطبيعة

ويشكل كل نوع عنصرًا مختلفًا، وقد تتحد الذّرات كيميائيًا لتشكيل الجزيئات

وتتكون المادة من جزيئات وذّرات وأيونات (ذّرات مشحونة كهربائيًا أو مجموعات من الذّرات)

 لذا فإن الذّرات هي المكون الأساسي للمادة

جزيئات الذّرة

اعتقد العلماء منذ فترة طويلة أن الذّرات عبارة عن جسيمات أولية ليس لها بنية يمكن تمييزها ولا يمكن تفكيكها، ومنذ نهاية القرن التاسع عشر تم اكتشاف أن الذّرات نفسها تتكون من جسيمات أصغر، ومع ذلك فهي تتطلب قدرًا كبيرًا من الطاقة لتفكيك الذّرة إلى مكوناتها، ويتضمن تقسيم لب الذّرة تفاعلات نووية وليس تفاعلات كيميائية عادية، حيث تُطلق التفاعلات النووية كميات هائلة منالطاقة وتستخدم في محطات الطاقة النووية والأسلحة النووية.

جميع الذّرات لها نفس الحجم تقريبًا وهي بالغة الدِقة، فمثلًا تبلغ حوالي 50 مليون ذّرة من المادة الصلبة مصطفّة في صف واحد 1 سم، وبالتالي فإن الذّرات صغيرة جدًا بحيث لا يمكن رؤيتها بالعين المجردة أو باستخدام المجاهر العادية، لذلك يستخدم العلماء تقنيات ومجاهر خاصة بما في ذلك مجاهر المسح النفقي للحصول على صور للذّرات، كما أنهم يدرسون الذّرات والأجزاء المكونة لها من خلال مجموعة متنوعة من الوسائل غير المباشرة.

تتجمع مكونات الذرة معًا بواسطة ثلاث قوى وترتبط البروتونات والنيوترونات ببعضها البعض بواسطة القوى النووية القوية والضعيفة. يحمل التجاذب الكهربائي الإلكترونات والبروتونات بينما يطرد التنافر الكهربائي البروتونات بعيدًا عن بعضها البعض

 فإن القوة النووية الجاذبة أقوى بكثير من التنافر الكهربائي. القوة الشديدة التي تربط البروتونات والنيوترونات معًا أقوى بـ 1038 مرة من الجاذبية، لكنها تعمل على مدى قصير جدًا لذلك يجب أن تكون الجسيمات قريبة جدًا من بعضها البعض لتشعر بتأثيرها

الانشطار النووي

من أجل توليد حرارة داخل المفاعل، يقوم المشغلون بإدخال نيوترونات التي تتسبب بانقسام ذرات اليورانيوم إلى ذراتٍ أصغر.

وفي كل مرة تنقسم (أو "تنشطر") فيها هذه الذرات، يتحرر المزيد من النيوترونات لشطر المزيد من الذرات، الأمر الذي ينتج عنه سلسلة من التفاعلات. وفي كل ثانية تنشطر تريليونات من ذرات اليورانيوم في قلب المفاعل، ينتج عن ذلك كمياتٍ هائلة من الحرارة داخل حاوية المفاعل

الانفجار النووي

فيما يلي بعض المخاطر الناتجة عن الانفجار النووي 

وميض ساطع

ظهور وميض ضوء ساطع من على بعد 10 كلم أو أكثر وسبب عمى وميضي مؤقت فهذا مؤشر على حدوث انفجار نووي.

النبض الحراري 

والذي يحدث مباشرة بعد الانفجار ، ينتج من خلال غازات شديدة السخونة تخرج من الكرة النارية الصادرة من الانفجار النووي. قد تستمر هذه النبضات الحرارية لعدة ثوان وتسبب حروقًا في الجلد وإصابات في العين وتسبب ايضاً اشتعال المواد القابلة للاحتراق ، مثل النباتات والهياكل الخشبية ، وقد يصل أثر هذه النبضات إلى عدة كيلومترات من موقع الانفجار.

موجة الانفجار

الكرة النارية قادرة على تدمير عدد قليل من مباني المدينة وموجة الانفجار تلحق أضرارًا بالمباني على بعد عدة كيلومترات من مركز الانفجار. وقد تكون شظايا النوافذ المكسورة والحطام المتطاير خطيرة للغاية حتى على بعد بضعة كيلومترات.

الإشعاع الأولي الناتج من كرة النار

قد يتسبب هذا الاشعاع في إصابة أو وفاة الأشخاص الموجودين في الهواء الطلق وعلى بعد بضعة كيلومترات من الانفجار.

الإشعاع المتبقي من الغبار الاشعاعي المتساقط 

إذا وقع الانفجار النووي بالقرب من الأرض ، فستختلط المواد المشعة الناتجة عن الانفجار مع الأوساخ والحطام. وستسحب كرة النار هذه المواد المختلطة إلى عدة كيلومترات في الغلاف الجوي قبل أن ترجع بها مرة أخرى إلى الأرض. وقد يستغرق وصول الغبار الاشعاعي المتساقط إلى الأرض وتلويثها 10 دقائق أو أكثر. ويعتبر هذا الغبار الذي نتج خلال الساعات القليلة الأولى الأكثر خطورة وقد يمتد أثره إلى محيط عشرات الكيلومترات من موقع الانفجار.

___________________________________________________________________________________

كما تُسبب النبضات الكهرومغناطيسية الناتجة من الانفجار أضراراً أخرى، منها ارتفاعات في الجهد في شبكات الطاقة الكهربائية، وشبكات الاتصالات والمعدات الإلكترونية المختلفة إضافة إلى تأثر إمدادات الكهرباء والمياه والطعام بشدة وربما إنقطاعها لعدة أسابيع

لهذا السبب يتم تدريس علم الذرّة ل5% فقط