فضولي الأطفال هي سلسلة للأطفال من جميع الأعمار. إذا كان لديك سؤال تريد أن يجيب عليه خبير ، فأرسله إلى [email protected].
كيف تبدو الجزيئات؟ – العدالة ب. ، سن 6 ، ويمبرلي ، تكساس
الجزيء هو مجموعة من الذرات مرتبطة ببعضها البعض. تشكل الجزيئات كل شيء تقريبًا من حولك – بشرتك ، كرسيك ، وحتى طعامك.
أنها تختلف في الحجم ، لكنها صغيرة للغاية. لا يمكنك رؤية جزيء فردي بعينيك أو حتى المجهر. هم أصغر 100000 مرة من عرض الشعر.
يتكون أصغر جزيء من ذرتين عالقين معًا ، في حين أن جزيء كبير يمكن أن يكون مزيجًا من 100000 ذرة أو أكثر. يمكن أن يكون الجزيء تكرارًا لنفس الذرة ، مثل جزيئات الأكسجين التي نتنفسها ، أو يمكن أن تتكون من مجموعة متنوعة من الذرات ، مثل جزيء السكر المصنوع من الكربون والأكسجين والهيدروجين.
ولكن كيف تبدو الجزيئات؟ كل شيء يبدأ مع لبنات البناء: الذرات.
الأضداد جذب
جزيئات المادة التي تشكل الذرة ليست كلها. يمكن أن يكون لديهم شحنة إيجابية أو شحنة سالبة أو لا تهمة. يطلق عليهم العلماء البروتونات والإلكترونات والنيوترونات.
تحتوي ذرة ذهبية على مركز كثيف مصنوع من 79 بروتونًا و 118 نيوترونات ، مع سحابة أكثر انتشارًا من 79 إلكترونًا حوله. التوضيح الذي أنشأته جالارزا كريدور.
النيوترونات مع عدم وجود رسوم وبروتونات مع شحنة إيجابية تشكل المركز الثقيل للذرة. الإلكترونات المشحونة سلبا تحيط هذا المركز الصغير.
مع اقتراب الذرات من بعضها البعض للانضمام إلى الجزيئات وصنعها ، تنجذب الإلكترونات السلبية في ذرة واحدة إلى البروتونات الإيجابية في الآخر ، والعكس صحيح. كلتا الذرات تعدل نفسها وفقا لذلك.
يمكنك مقارنتها بمحاولة اختيار مقعد في الفصل الدراسي. هناك بعض القواعد. على سبيل المثال ، عليك البقاء في الفصل ولا يمكنك الجلوس فوق شخص ما. باتباع هذه القواعد ، قد تحاول الجلوس بجوار أصدقائك وبعيدًا عن أعدائك. إن العثور على الوضع المثالي حتى يكون كل شخص في الفصل سعيدًا يشبه إيجاد الموضع المثالي للذرات في الجزيء. في بعض الأحيان ، لا يمكن أن تجد الذرات ترتيبًا سعيدًا ولا يتم تشكيل أي جزيء.
رؤية غير مرئية
إذا كانت الجزيئات صغيرة جدًا بحيث لا يمكن رؤيتها بعينيك أو حتى مجهر قوي ، فكيف يراها العلماء؟ الجواب هو أنهم طوروا أدوات خاصة للقيام بذلك.
تستخدم إحدى الأدوات الأشعة السينية ، والتي قد تعرفها لأن الأطباء يستخدمونها لرؤية العظام في الجسم. الأشعة السينية هي نوع من الضوء لا يمكن أن ترى العيون البشرية ، مثل الأشعة فوق البنفسجية أو الضوء بالأشعة تحت الحمراء.
عندما يطلق العلماء النار على الأشعة السينية في الجزيئات ، يرتد البعض. يمكن للعلماء تسجيل هذه الأشعة السينية المترجمة واستخدام أنماطهم لمعرفة شكل الجزيئات الفردية.
في عام 1912 ، كان أحد الجزيئات الأولى التي شوهدت بهذه الطريقة الملح (NACL) – الجزيء الذي يشكل المكون الذي نعرفه جميعًا ونحبه على البطاطس المقلية.
اخترع العلماء طرقًا أخرى لرؤية الجزيئات أيضًا. على غرار كيفية تغيير الإلكترونات سلوكها مع اقتراب ذرتين من بعضها البعض ، يمكن لمركز الذرة أيضًا تغيير سلوكها. تكتشف التقنية التي تسمى الرنين المغناطيسي النووي تلك التغييرات على مركز الذرة وتستخدمها كدليل لتحديد الذرات القريبة.
يعمل مجهر القوة الذرية مثل لوحة غوص واهية تهز عند المشي والقفز عليها. لكن لوحة الغوص هذه صغيرة للغاية ، وهي صغيرة جدًا لدرجة أن الشحنة السالبة في النهاية ستثنيها نحو المركز الإيجابي للذرة. يمكن أن يؤدي نقل لوحة الغوص هذه ومشاهدة كيفية الانحناء إلى إظهار موقع الذرات في جزيء.
يطلق على أحد العلماء الأكثر تقنية لرؤية الجزيئات اسم المجهر الإلكترون cyro. أولاً ، يقوم العلماء بتجميد الجزيئات إلى درجة حرارة أكثر برودة من الثلج أو الثلج. ثم يطلقون النار على الإلكترونات في الجزيء ويجمعون تلك التي تمر لصنع صورة. فازت هذه التقنية بجائزة نوبل في الكيمياء في عام 2017.
جميع الأشكال والأحجام
إذن كيف تبدو الجزيئات؟ إنها مجموعة من الذرات ، حيث يحتوي المركز على معظم المواد ، في حين أن الباقي مساحة فارغة إلى حد كبير. كل ذرة لها موقع محدد حيث يكون سعيدًا ، مثل الطلاب في هذا الفصل الدراسي.
كل جزيء مختلف – بعضها مختلف حقًا. على سبيل المثال ، البنزين مسطح مثل فطيرة ، في حين أن فوليرين مستدير مثل الكرة. يمكن رسم البطريق لتبدو وكأنه البطريق ، بينما يبدو أن الجزيئات الأخرى تبدو عشوائية تمامًا. لكن مواقف الذرات في جزيء ليست عشوائية أبدًا.
بينما يعرف العلماء كيف تبدو الكثير من الجزيئات ، لا يزال هناك بعضنا نحاول اكتشاف ذلك. معرفة هذه الإجابات يمكن أن تؤدي إلى اختراعات مواد وأدوية جديدة.
مرحبا يا أطفال فضوليين! هل لديك سؤال تريد أن يجيب عليه خبير؟ اطلب من شخص بالغ إرسال سؤالك إلى [email protected]. من فضلك قل لنا اسمك وعمرك والمدينة التي تعيش فيها.
وبما أن الفضول ليس له الحد الأقصى للسن – البالغين ، فأخبرنا بما تتساءل أيضًا. لن نتمكن من الإجابة على كل سؤال ، لكننا سنبذل قصارى جهدنا.
يتم إعادة نشر هذه المقالة من المحادثة ، وهي مؤسسة إخبارية مستقلة غير ربحية تجلب لك الحقائق والتحليلات الجديرة بالثقة لمساعدتك على فهم عالمنا المعقد. كتبه: كريستين هيلمز ، جامعة ريتشموند
اقرأ المزيد:
لا تعمل كريستين هيلمز مع الأسهم أو استشارةها أو تتلقها من أي شركة أو مؤسسة ستستفيد من هذه المقالة ، ولم تكشف عن أي انتماءات ذات صلة تتجاوز تعيينها الأكاديمي.