قانون كولوم ك1

من الصعب تصور أن مادة ما كقطعة من النحاس مثلاً يمكن تجزئتها بطريقة ميكانيكية إلى أجزاء اصغر فاصغر إلى ما لانهاية، وعليه فقد افترض بان جميع المواد تتألف في النهاية من دقائق غاية في الصغر غير قابلة للانقسام سميت بالذرات Atoms.
إن الفكرة الذرية كأساس لتركيب المادة قد توسعت بشكل كبير وتم التحقق منها بحيث أصبحت في يومنا هذا الأساس الذي تبنى عليه كلاً من الكيمياء الحديثة والفيزياء الحديثة. ولقد اعتبرت المادة على أنها مكونة من دقائق صغيرة، إلى حد ما أساسية، تدعى الذرات. إن هذه الدقائق على عكس الأجسام العادية المألوفة، لا يمكن الإمساك بها أو قياسها (كقياس الشحنة الكهربائية والأبعاد مثلاً) بصورة مباشرة، على الرغم من الأدلة القاطعة على وجودها. كما أن عدداً لا يحصى من القياسات غير المباشرة لخواصها وأبعادها قد أجريت حتى الآن. والصورة في الشكل دليلاً على إن المادة ليست شيئاً متصلاً وإنما مكونة من وحدات بنائية صغيرة يفصلها مسافات ولها كتلة وتشغل حيزاً في الفراغ.
















تتكون كل ذرة من نواة موجبة الشحنة تمثل جزءاً صغيراً جداً من حجمها ولكن تؤلف أكثر من 99.9% من كتلتها الكلية. تحتوي النواة على نوعين من الجسيمات المشحونة المتناهية الصغر تسمى بالنيوترونات والبروتونات. فالنيوترون متعادل الشحنة وكتلته ، أما البروتون فهو ببساطة نواة ذرة الهيدروجين وشحنته تساوي وكتلته .وتدور حول النواة بمدارات خارجية (دائرية أو على شكل قطع ناقص) يتراوح بعدها ما بين 1 و 2 انجستروم جسيمات متناهية جداً في الصغر تسمى بالالكترونات وهي ذات كتلة صغيرة جداً مقارنة بكتلة النواة مقدارها وتحمل شحنة سالبة مساوية بالمقدار لشحنة البروتونات الموجبة كما موضح في الشكل (1-2).
وهنا يمكن الإشارة إلى أن عدد الالكترونات التي تدور حول النواة هي التي تميز ذرة عنصر عن ذرة عنصر آخر. وكذلك نجد من خلال قيم كتل الجسيمات الأولية آنفة الذكر أن للبروتون كتلة تقريباً مساوية لكتلة النيوترون، وان كتلة الإلكترون الساكن هي اصغر بحوالي 1840 مرة من كتلة البروتون لذا فان كتلة الذرة تتركز في نواتها. فإذا تصورنا نواة الذرة بشكل كرة فان قطرها يتراوح مابين للهيدروجين إلى حوالي للذرات الثقيلة التي تحتوي نواتها على عدد كبير من البروتونات كاليورانيوم مثلاً، أما قطر الذرة فيتراوح مابين إلى حوالي أي اكبر بحوالي 105 مرة قطر النواة