النظرية الذرية هي وصف علمي لطبيعة ذرات و شيء يجمع بين عناصر الفيزياء والكيمياء والرياضيات. وفقًا للنظرية الحديثة ، تتكون المادة من جسيمات صغيرة تسمى الذرات ، والتي تتكون بدورها الجسيمات دون الذرية. ذرات معينة جزء متطابقة في نواح كثيرة ومختلفة عن ذرات العناصر الأخرى. تتحد الذرات في ثابتة النسب مع تكوين ذرات أخرى جزيئات والمركبات.
تطورت النظرية بمرور الوقت ، من فلسفة الذرة إلى ميكانيكا الكم الحديثة. فيما يلي تاريخ موجز للنظرية الذرية:
نشأت النظرية الذرية كمفهوم فلسفي في الهند القديمة واليونان. تأتي كلمة "ذرة" من الكلمة اليونانية القديمة ذرةوهو ما يعني عدم قابليتها للتجزئة. وفقا للذرية ، تتكون المادة من جزيئات منفصلة. ومع ذلك ، كانت النظرية واحدة من العديد من التفسيرات للمادة ولا تستند إلى البيانات التجريبية. في القرن الخامس قبل الميلاد ، اقترح ديموقريطس أن المادة تتكون من وحدات غير قابلة للتجزئة وغير قابلة للتجزئة تسمى الذرات. سجل الشاعر الروماني لوكريتيوس الفكرة ، لذلك نجت من خلال العصور المظلمة للنظر فيها لاحقًا.
استغرق العلم حتى نهاية القرن الثامن عشر لتقديم دليل ملموس على وجود الذرات. في عام 1789 ، صاغ أنطوان لافوازييه قانون الحفاظ على الكتلة ، والذي ينص على أن كتلة منتجات التفاعل هي نفس كتلة المواد المتفاعلة. بعد عشر سنوات ، اقترح جوزيف لويس بروست قانونًا بنسب محددة ، والذي ينص على أن كتل العناصر في المركب تحدث دائمًا بنفس النسبة.
هذه النظريات لا تشير إلى الذرات بعد جون دالتون بنيت عليهم لتطوير قانون النسب المتعددة ، التي تنص على أن نسب كتل العناصر في مركب هي أعداد صحيحة صغيرة. استمد قانون دالتون بنسب متعددة من البيانات التجريبية. واقترح أن يتكون كل عنصر كيميائي من نوع واحد من الذرة لا يمكن تدميره بأي وسيلة كيميائية. كان عرضه الشفوي (1803) ونشره (1805) بمثابة بداية النظرية العلمية الذرية.
في عام 1811 ، قام أميديو أفوجادرو بتصحيح مشكلة في نظرية دالتون عندما اقترح أن كميات متساوية من الغازات عند درجة حرارة وضغط متساويين تحتوي على نفس عدد الجسيمات. جعل قانون أفوغادرو من الممكن تقدير الكتل الذرية للعناصر بدقة وتمييز واضح بين الذرات والجزيئات.
تم تقديم مساهمة مهمة أخرى للنظرية الذرية في عام 1827 من قبل عالم النبات روبرت براون ، الذي لاحظ أن جزيئات الغبار الطافية في الماء بدت تتحرك بشكل عشوائي دون سبب معروف. في عام 1905 ، افترض ألبرت أينشتاين أن الحركة البراونية كانت بسبب حركة جزيئات الماء. النموذج والتحقق منه في عام 1908 من قبل جان بيرين دعم النظرية الذرية ونظرية الجسيمات.
حتى هذه اللحظة ، كان يُعتقد أن الذرات هي أصغر وحدات المادة. في عام 1897 ، ج. اكتشف طومسون الإلكترون. يعتقد أنه يمكن تقسيم الذرات. لأن الإلكترون يحمل شحنة سالبة ، اقترح نموذج بودنغ البرقوق للذرة ، حيث تم غمر الإلكترونات في كتلة من الشحنة الموجبة لإنتاج ذرة محايدة كهربائيًا.
إرنست رذرفورد ، أحد طلاب طومسون ، دحض نموذج البرقوق في 1909. وجد رذرفورد أن الشحنة الموجبة للذرة ومعظم كتلتها كانت في مركز أو نواة الذرة. ووصف نموذجًا كوكبيًا تدور فيه الإلكترونات حول نواة صغيرة ذات شحنة موجبة.
كان رذرفورد على المسار الصحيح ، لكن نموذجه لم يتمكن من تفسير أطياف امتصاص وامتصاص الذرات ، ولا لماذا لم تصطدم الإلكترونات بالنواة. في عام 1913 ، اقترح نيلز بور نموذج بور ، الذي ينص على أن الإلكترونات تدور فقط حول النواة على مسافات محددة من النواة. وفقًا لنموذجه ، لا يمكن أن تدور الإلكترونات في النواة ولكن يمكنها أن تحدث قفزات كمية بين مستويات الطاقة.
شرح نموذج بور الخطوط الطيفية للهيدروجين لكنه لم يمتد إلى سلوك الذرات مع إلكترونات متعددة. وسّعت اكتشافات عديدة فهم الذرات. في عام 1913 ، وصف فريدريك سودي النظائر ، والتي كانت أشكال ذرة عنصر واحد يحتوي على أعداد مختلفة من النيوترونات. تم اكتشاف النيوترونات في عام 1932.
اقترح لويس دي بروجلي سلوكًا مموجًا للجسيمات المتحركة ، التي وصفها إروين شرودنغر باستخدام معادلة شرودنغر (1926). أدى هذا بدوره إلى مبدأ عدم اليقين لدى فيرنر هايزنبرغ (1927) ، والذي ينص على أنه من غير الممكن معرفة موقع وزخم الإلكترون في نفس الوقت.
أدت ميكانيكا الكم إلى نظرية ذرية تتكون فيها الذرات من جسيمات أصغر. يمكن العثور على الإلكترون في أي مكان في الذرة ولكن يمكن العثور عليه مع الاحتمال الأكبر في مستوى المدار الذري أو الطاقة. بدلاً من المدارات الدائرية لنموذج روثرفورد ، تصف النظرية الذرية الحديثة المدارات التي قد تكون كروية ، على شكل دمبل ، إلخ. بالنسبة للذرات التي تحتوي على عدد كبير من الإلكترونات ، تظهر التأثيرات النسبية في الاعتبار ، حيث تتحرك الجسيمات في جزء من سرعة الضوء.
وجد العلماء المعاصرون جزيئات أصغر تتكون من البروتونات والنيوترونات والإلكترونات ، على الرغم من أن الذرة تظل أصغر وحدة للمادة التي لا يمكن تقسيمها باستخدام الوسائل الكيميائية.