النظرية الذرية The Atomic Theory

منذ القرن الخامس قبل الميلاد اقترح الفيلسوف الاغريقي ديمقراطس فكرة الذرة بمعنى أن جميع المواد تتكون من أجزاء أو جسيمات متناهية في الصغر غير قابلة للانقسام undividable أطلق عليها atomos التي تعني حرفيا باللغة اليونانية الشيء غير القابل للانقسام. ولكن فكرة الذرات رفضت من قبل عدد من الفلاسفة الاغريق خاصة أرسطو وافلاطون.

ولكن العلم الحديث قدم العديد من الدلائل التجريبية التي دعمت فكرة وجود الذرة والتي نتج عنها تدريجيا التعاريف الحديثة للعناصر والمركبات.

وقد قدم العالم الانجليزي جون دالتون في العام 1808 م تعريفا تفصيليا للوحدات الأساسية لبناء المادة التي نعرفها باسم الذرات atoms وقد كان هذا ايذانا ببدء العصر الحديث لعلم الكيمياء.

ويمكن تلخيص الفروض الأساسية التي قامت عليها نظرية دالتون الذرية في النقاط التالية:-

1. تتكون العناصر من جسيمات متناهية الصغر تسمى ذرات.
2. تتشابه ذرات العنصر الواحد من ناحية الحجم والكتلة والخواص الكيميائية وتختلف ذرات أي عنصر عن ذرات عنصر آخر.
3. تتكون المركبات من اتحاد ذرات أكثر من عنصر ولأي مركب فإن نسبة عدد ذرات العناصر المكونه له تكون أما عدد صحيح أو كسر بسيط.
4. يحدث التفاعل الكيميائي بأحد الطرق الآتية : فصل الذرات المكونة للمركب عن بعضها أو عن طريق اتحاد ذرات جديدة أو اعادة ترتيب الذرات المكونة للمركب، وفي كل الأحوال لا ينتج عن التفاعل تخليق ذرات جديدة ولافناء لذرات موجودة. يوضح الشكل 2 . 1 رسم تخطيطي للفرضيات الثلاث الأخيرة.

يوضح الفرض الثاني أن ذرات العنصر الواحد تختلف عن ذرات جميع العناصر الأخرى ومع هذا فإن دالتون لم يعط أي محاولة لوصف تركيب وتكوين الذرات فالواضح أنه لم يكن يمتلك أدنى فكرة عن هذين الأمرين. ولكنه كان مدركاً أن الخواص المختلفة التي تظهرها العناصر كالأكسجين والهيدروجين يمكن تفسيرها بناءا على الاختلاف في تركيب كل من ذرة الاكسجين والهيدروجين ومن الفرض الثالث نجد أن تكون مركب معين يستلزم ليس فقط ذرات من نوع محدد ولكن أن تكون كذلك بأعداد محددة.

ومن الفرض الثالث نجد أنه لتكوين مركب ما فإننا نحتاج إلى ذرات من العنصر المناسب وكذلك عدد محدد من الذرات هذه الفكرة هي امتداد للقانون الذي اقترحه الكيميائي الفرنسي جوزف بروست في العام 1799 م والمعروف باسم قانون النسب الثابتة الذي ينص على

"أن العينات المختلفة من مركب ما تحتوي دائما على نفس العناصر بنفس نسب الكتلة "

فإذا حللنا عينات مختلفة من مركب ثاني أكسيد الكربون فإننا سنجد أنها تحتوي في كل عينة على نفس نسب الكتلة المختلفة لعنصري الكربون والأكسجين. وعلى هذا الأساس نجد من المنطقي أنه لو كانت نسبة الكتلة للعناصر المختلفة المكونة للمركب نسبة ثابتة فإن نسب ذرات هذه العناصر يجب أن تكون أيضا ثابتة.

كذلك فإن الفرض الثالث من نظرية دالتون يعمل على تدعيم قانون النسب المتضاعفة الذي ينص على:

"أنه حين يتحد عنصرين ليكونا أكثر من مركب فإن كتل أحد العنصرين تتحد مع كتلة ثابتة للعنصر الآخر بنسب من أعداد صحيحة صغيرة"

وبذلك نجد أن نظرية دالتون تقدم تفسيراً بسيطاً لقانون النسب المتضاعفة حيث أن المركبات المختلفة التي تتكون من نفس العناصر ولكنها تختلف في عدد الذرات المتحدة مع بعضها فمثلا يكون الكربون مع الأكسجين مركبين ثابتين هما أول أكسيد الكربون وثاني أكسيد الكربون. وقد أوضحت التقنيات الحديثة أن ذرة واحدة من الكربون سوف تتحد مع ذرة واحدة من الأكسجين ليتكون أول أكسيد الكربون. بينما يتكون ثاني أكسيد الكربون من اتحاد ذرة واحدة من الكربون مع ذرتين من الأكسجين. بمعنى أن نسبة الكربون إلى الأكسجين في أول أكسيد الكربون مقابل نفس النسبة في مركب ثاني أكسيد الكربون هي 1 : 2 وهذا ما يتوافق مع قانون النسب المتضاعفة.

كذلك يمكن اعتبار الفرض الرابع لدالتون أنه إعادة صياغة لقانون حفظ الكتلة الذي ينص على أن المادة لاتفنى ولاتستحدث. لأن المادة أصلها ذرات والذرات لاتتغير في التفاعل الكيميائي وبذلك فإن الكتلة لن تتغير أيضاً.