الأفكار القديمة للمادة

3-1

الأفكار القديمة للمادة

Early Ideas About Matter

الفكرة الرئيسية

حاول الإغريق القدماء فهم المادة، إلا أن الدراسة العلمية للذرة بدأت مع جون دالتون في أوائل القرن التاسع عشر.

الربط مع الحياة

قد تدرب فريق كرة القدم، وجرب طرائق مختلفة لتطوير أفضل خطة ممكنة للعب، وبعد رؤيتهم نتائج خططهم يقوم المدرب بتعديلات لتحسين أداء الفريق. بطريقة مشابهة جرب العلماء خلال السنين المائتين الأخيرة نماذج للذرة، وقاموا بتعديل نماذجهم بعد جمعهم بيانات جديدة.

الأهداف

• تقارن بين النماذج الذرية لديموقريطوس، وأرسطو، وجون دالتون.
• تفهم كيف فسرت نظرية دالتون الذرية قانون حفظ الكتلة.

مراجعة المفردات

النظرية: تفسير مدعوم بتجارب عديدة، وهي لا تزال عرضة لبيانات تجريبية جديدة، يمكن تعديلها. وتعد ناجحة إذا استطعنا استعمالها للقيام بتنبؤات صحيحة.

المفردات الجديدة

نظرية دالتون الذرية

الفلاسفة الإغريق

Greek Philosophers

لم تكن العلوم قبل آلاف السنين كما نعرفها اليوم. ولم يعرف أحد التجربة الضابطة، وكان هناك أدوات بسيطة للبحث العلمي. وفي ظل تلك الظروف كانت قدرة العقل والتفكير الذهني هي الطرق الأولية للوصول إلى الحقيقة.

لقد جذب الفضول العلمي انتباه الكثير من المفكرين الأكاديميين المعروفين بالفلاسفة، الذين بحثوا في أسرار الحياة المتعددة. وعندما تساءل هؤلاء الفلاسفة عن طبيعة المادة، وضع كثير منهم تفسيرات قائمة على خبراتهم الحياتية الخاصة، واستنتج كثير منهم أن المادة مكونة من أشياء كالتراب، والماء، والهواء، والنار، كما هو مبين في الشكل 3-1.

لقد كان من المتفق عليه أن المادة يمكن تجزئتها إلى أجزاء أصغر فأصغر. ورغم أن هذه الأفكار الأولية كانت إبداعية إلا أنه لم يكن هناك وسيلة متوافرة لاختبار صدقها.

الشكل 3-1

كثير من فلاسفة الإغريق اعتقد أن المادة مكونة من أربعة عناصر: التراب، والماء، والهواء، والنار. وقاموا بربط كل عنصر بخواص معينة. وأن مزج الخواص المتعاكسة، مثل ساخن وبارد، رطب وجاف، عكست التأمل الملاحظ في الطبيعة. غير أن هذه الأفكار لم تكن صحيحة ولا علمية.

اسم الصورة المرتبطة:
الشكل_3-1_عناصر_المادة_الأربعة_عند_الفلاسفة_الإغريق.png

#

المفردات

مفردات أكاديمية

Atom الذرة

جاءت من الكلمة الإغريقية atomos وتعني لا تتجزأ.
أما في اللغة العربية فالذرة تعني الجزء المتناهي في الصغر.

اسم الصورة المرتبطة:
مفردات_أكاديمية_الذرة_Atom.png

ديموقريطوس

Democritus

كان الفيلسوف الإغريقي ديموقريطوس 460-370 ق.م أول من اقترح فكرة أن المادة ليست قابلة للانقسام إلى ما لا نهاية. واعتقد أن المادة مكونة من أجزاء صغيرة تسمى الذرات، واعتقد كذلك أن الذرات لا يمكن استحداثها أو تحطيمها أو تجزئتها. والجدول 3-1 يبين أفكار ديموقريطوس.

إن كثيرًا من أفكار ديموقريطوس لا تتفق مع النظرية الحديثة للذرة، بل ووجهت بانتقادات من الفلاسفة الآخرين. فقد تساءلوا: ما الذي يربط الذرات معًا؟ ولم يستطع ديموقريطوس الإجابة عن هذا السؤال.

أرسطو

Aristotle

وقد جاءت هذه الانتقادات الكثيرة من أرسطو الذي رفض فكرة الذرات؛ لأنها لا تتفق مع أفكاره حول الطبيعة. وكانت أهم انتقاداته تتعلق بفكرة ديموقريطوس أن الذرات تتحرك في الفراغ؛ وذلك لأنه لم يكن يعتقد وجود فراغ. والجدول 3-1 يبين أفكار أرسطو. ولأن أرسطو كان أحد فلاسفة الإغريق ذوي التأثير الكبير، فقد رفضت نظرية ديموقريطوس.

ومن الإنصاف أن نشير إلى أنه لم يكن بمقدور ديموقريطوس - أو بمقدور أحد آخر في عصره - أن يحدد ما يربط الذرات معًا. وقد مضى أكثر من ألفي سنة قبل أن يعرف العلماء الجواب. وعلى كل حال فإن من المهم إدراك أن أفكار ديموقريطوس كانت مجرد أفكار وليست علمًا. ومن دون القدرة على إجراء تجارب ضابطة، لم يكن بإمكان ديموقريطوس اختبار صدق فكرته.

ولسوء حظ التقدم العلمي فإن أرسطو استطاع أن يكسب موافقة قطاع واسع من الفلاسفة حول أفكاره عن الطبيعة، تلك الأفكار التي أنكرت وجود الذرات، وبشكل لا يصدق، فقد كان تأثير أرسطو عظيمًا، وظل التقدم العلمي بدائيًا فيما يتعلق بالذرات.

الجدول 3-1

أفكار الفلاسفة الإغريق حول المادة

| الفيلسوف | الأفكار |
| --------------------------------- | ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ |
| ديموقريطوس Democritus 460-370 ق.م | تتكون المادة من ذرات تتحرك في الفراغ. الذرات صلبة، متجانسة، لا تفنى ولا تتجزأ. الأنواع المختلفة من الذرات لها أحجام وأشكال مختلفة. حجم الذرات وشكلها وحركتها يحدد خواص المادة. |
| أرسطو Aristotle 384-322 ق.م | لا وجود للفراغ. المادة مكونة من التراب، والنار، والهواء، والماء. |

اسم الصورة المرتبطة:
الجدول_3-1_أفكار_الفلاسفة_الإغريق_حول_المادة.png

#

الجدول 3-2

نظرية دالتون الذرية

| الفيلسوف | الأفكار |
| --------------------------------- | -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- |
| جون دالتون John Dalton 1766-1844م | تتكون المادة من أجزاء صغيرة جدًا تسمى الذرات. الذرات لا تتجزأ ولا تفنى. تتشابه الذرات المكونة للعنصر في الحجم، والكتلة، والخواص الكيميائية. تختلف ذرات أي عنصر عن ذرات العناصر الأخرى. الذرات المختلفة تتحد بنسبة عددية بسيطة لتكوين المركبات. في التفاعلات الكيميائية تنفصل الذرات، أو تتحد، أو يعاد ترتيبها. |

اسم الصورة المرتبطة:
الجدول_3-2_نظرية_دالتون_الذرية.png

ماذا قرأت؟

استنتج لماذا كان من الصعب على ديموقريطوس أن يدافع عن أفكاره؟

جون دالتون

John Dalton

أدت التجارب العلمية التي قام بها دالتون في القرن التاسع عشر إلى بداية تطور النظرية الذرية الحديثة. وعمل أيضًا على إعادة إحياء أفكار ديموقريطوس ومراجعتها، معتمدًا على نتائج البحث العلمي الذي قام به. وهناك تشابه من عدة وجوه بين أفكار دالتون وأفكار ديموقريطوس.

وبسبب تطور العلوم قام جون دالتون بالكثير من التجارب التي سمحت له بدعم فرضيته؛ حيث درس الكثير من التفاعلات الكيميائية، وسجل ملاحظات وقياسات دقيقة، حتى استطاع تحديد النسب الكتلية للعناصر الداخلة في التفاعلات. وقد أدت نتائج أبحاثه إلى ما أطلق عليه نظرية دالتون الذرية، التي قام بطرحها عام 1803م. وتجد النقاط الرئيسية لنظرية دالتون الذرية ملخصة في الجدول 3-2. وقد قام بنشر أفكاره في كتابه المبين في الشكل 3-2.

الشكل 3-2

قام دالتون في كتابه المسمى "نظام جديد للفلسفة الكيميائية" بعرض رموز العناصر التي كانت معروفة في وقته، والترابطات المحتملة بينها.

اسم الصورة المرتبطة:
الشكل_3-2_رموز_دالتون_للعناصر_والترابطات.png

#

الشكل 3-3

عندما يتحد عنصران أو أكثر لتكوين مركب، فإن عدد ذرات كل عنصر يبقى ثابتًا؛ لذا فإن الكتلة تبقى ثابتة أيضًا.

اسم الصورة المرتبطة:
الشكل_3-3_قانون_حفظ_الكتلة_في_تكوين_المركبات.png

ملخصة في الجدول 3-2. وقد قام بنشر أفكاره في كتابه المبين في الشكل 3-2.

ماذا قرأت؟

قارن بين أفكار ديموقريطوس وجون دالتون.

قانون حفظ الكتلة

يبين قانون حفظ الكتلة أن الكتلة ثابتة "محفوظة" في التفاعلات الكيميائية؛ أي إنها لا تنقص ولا تزيد إلا بقدرة الله تعالى. وتوضح نظرية دالتون الذرية حفظ الكتلة في التفاعل الكيميائي، على أساس أن ما يحدث للذرات هو فقط انفصال أو اتحاد أو إعادة ترتيب لها، فهذه الذرات لا تتحطم ولا يستحدث عنها ذرات أخرى. ويبين الشكل 3-3 أعلاه حفظ الكتلة عند اتحاد عناصر معينة لتكوين مركب ما؛ إذ يبقى عدد ذرات كل عنصر قبل التفاعل وبعده هو نفسه.

لقد أدى تقديم دالتون أدلته التجريبية المقنعة، وتفسيره الواضح لبنية المركبات ولحفظ الكتلة إلى قبول عام لنظريته الذرية.

تعد نظرية دالتون الذرية خطوة كبيرة نحو النموذج الذري الحالي للمادة، لكنها لم تكن دقيقة، وهذا ما يحدث غالبًا في العلوم. لقد كان من الضروري إعادة النظر في نظرية دالتون للذرة بعد التوصل إلى معلومات جديدة لم يكن بإمكان النظرية تفسيرها. وسوف تتعلم في هذا الفصل أن دالتون كان مخطئًا في أن الذرات لا يمكن تجزئتها؛ إذ يمكن تجزئة الذرات إلى جسيمات ذرية. كما أن دالتون كان مخطئًا حين قال إن جميع الذرات المكونة للعنصر لها خواص متماثلة، فذرات العنصر الواحد يمكن أن تختلف قليلًا في كتلتها.

التقويم 3-1

الخلاصة

• كان ديموقريطوس أول من اقترح وجود الذرات.
• اعتقد ديموقريطوس أن الذرات صلبة، ومتجانسة، ولا يمكن تجزئتها.
• أنكر أرسطو وجود الذرات.
• اعتمدت نظرية جون دالتون الذرية على عدد كبير من التجارب العلمية.

أسئلة التقويم

• الفكرة الرئيسية: قارن بين الطرائق المستعملة من قبل الفلاسفة الإغريق وجون دالتون لدراسة الذرة.
• عرّف الذرة بأسلوبك الخاص.
• لخّص نظرية دالتون الذرية.
• فسر العلاقة بين نظرية دالتون للذرة وقانون حفظ الكتلة.
• طبق: إذا اتحدت ست ذرات من العنصر A مع 15 ذرة من العنصر B لإنتاج ست جزيئات من المركب، فما عدد ذرات كل من العنصرين A و B الموجودة في جزيء واحد من المركب؟ هل استعملت جميع الذرات في تكوين المركب؟
• صمم خريطة مفاهيمية تقارن فيها بين الأفكار الذرية المطروحة من قبل ديموقريطوس وجون دالتون.

اسم الصورة المرتبطة:
التقويم_3-1_الأفكار_القديمة_للمادة.png