4-2-نمونه4: ساختار اتم
1401/07/27 14:40فصل قبل
اتم از ذرات ريزي از قبيل الکترون، پروتون و نوترون تشکيل شده است. در هر اتم تعداد الکترون با بار منفي و تعداد پروتون با بار مثبت برابر است. لذا اتم ازنظر بار الکتريکي خنثي است[1].تنوع اتم‌ها در تفاوت تعداد پروتون و الکترون‌هاي آن‌ها است و با ترکيب اتم‌هاي مختلف با يکديگر مواد متنوع با اجزايي متفاوت ايجاد مي‌شود. اگر خوب دقت کنيم تنوع مواد در عالم يکي از نعمت‌ها و الطاف مهم خداوند است که تدبر و تفکر در آن موجب پي بردن به عظمت خدا و خشوع در مقابل او مي‌شود.
خداوند به اين تنوع چنين اشاره مي‌فرمايد: «أَلَمْ تَرَ أَنَّ اللَّهَ أَنزَلَ مِنَ السَّمَآءِ مَآءً فَأَخْرَجْنَا بِهِ ثَمَرَاتٍ مُّخْتَلِفاً أَلْوَآن‌ها وَمِنَ الْجِبَالِ جُدَدٌ بِيضٌ وَحُمْرٌ مُّخْتَلِفٌ أَلْوَآن‌ها وَ غَرَابِيبُ سُودٌ؛[2] آيا نديدهاى كه خداوند از آسمان، آبى فرو فرستاد، پس به واسطهى آن ميوههايى رنگارنگ (از زمين) بيرون آورديم. و از بعضى كوهها (رگهها و) راههاى سفيد و سرخ، به رنگ‌هاى گوناگون و كاملاً سياه (بيرون آورديم).»
در آيه ديگري نيز اين تنوع را از آيات خود برشمرده است آنجا که مي‌فرمايد: «وَ مِنْ آياتِهِ خَلْقُ السَّماواتِ وَ الْأَرْضِ وَ اخْتِلافُ أَلْسِنَتِكُمْ وَ أَلْوانِكُمْ إِنَّ فِي ذلِكَ لَآياتٍ لِلْعالِمِينَ [3] و از نشانه‌هاى الهى، آفرينش آسمآن‌ها و زمين، و تفاوت زبآن‌ها و رنگ‌هاى شماست؛ همانا در اين امر براى دانشمندان نشانه‌هايى قطعى است.»
1-4-2- اصل آفبا يا بناگذاري
الکترون‌هاي موجود در اطراف هسته هر اتم در سطوح انرژي خاصي به نام اوربيتال قرار دارند. چگونگي پخش الکترون‌ها در اوربيتال‌ها طبق اصل آفبا بوده و نتيجه آن را آرايش الکتروني اتم‌ها مي‌گويند. عناصر، در جدول تناوبي بر اساس عدد اتمي منظم شده‌اند. مطابق با اصل آفبا، يک الکترون در اطراف هسته در اوربيتالي با کمترين ميزان انرژي قرار مي‌گيرد تا به حالت پايداري برسد و تا زماني که اوربيتالي با سطح انرژي پايين‌تر (نزديک‌تر به هسته) خالي است، الکترون در سطح انرژي بالاتر قرار نمي‌گيرد[4]. جالب است که اين مسئله در امور مختلف زندگي مشاهده مي‌شود به‌عنوان‌مثال کسي که محل سکونتش به مرکز شهر نزديک‌تر باشد نسبت به کسي که در حومه شهر زندگي مي‌کند امنيت پايدارتري دارد و لذا ترجيحاً مرکز شهر را انتخاب مي‌کند؛ همچنين انسان، به صورت طبيعي و بر اساس نيازهاي عاطفي و اجتماعي ترجيح مي‌دهد در نزديک‌ترين محل ممکن نسبت به والدين خود زندگي کند و اگر ممکن نبود در نقطه نزديک بعدي سکني مي‌گزيند و بدون دليل از ابتدا نقطه دور را انتخاب نمي‌کند. اين عمل موجب پايداري و آرامش بيشتر در زندگي فرزندان مي‌شود.
علاوه بر اين، همانطور که الکترون‌ها به سمت هسته اي که آن را محور مي‌پندارند تمايل دارند و آرامش را در آن مي‌جويند؛ انسان هم اينگونه است اگر هسته اصلي را خدا بداند و او را محور قرار دهد آرامش را در درون او جستجو مي‌کند و اين را باور دارد که بدون تقرب به او به آرامش نخواهد رسيد، اما کسي که چيز ديگري را به اشتباه، هسته و محور حرکت خويش بداند و براي آرامش به او تکيه کند هرگز آرامش حقيقي را نخواهد يافت.
2-4-2- اصل طرد پائولي
ازآنجاکه هويت و مشخصات هر الکترون با چهار عدد کوانتومي ( اصلي – فرعي- مغناطيسي و اسپين) بيان مي‌شود و در اتم دو الکترون با چهار عدد کوانتومي يکسان نمي‌توان يافت، لذا براي اينکه دو الکترون بتوانند در يک اوربيتال قرار بگيرند بايستي از نظر اسپين، جفت شده باشند يعني اعداد کوانتومي اسپين با علامت مخالف داشته باشند[5]تا اين ميدان مغناطيسي حاصل از حرکت اسپيني آن‌ها جهات مخالف داشته و بين آن‌ها نيروي جاذبه ايجاد شود و پايداري اتم حاصل شود.
در ذيل اين مطلب درسي به اين نکته مي‌توان توجه کرد:
اين تفاوت‌ها شناسنامه و هويت اتم هست، همان گونه که تفاوت انسان‌ها در خصوصياتي مانند نژاد و زبان، شناسنامه و هويت آن‌ها هست. البته هويت ظاهري و دنيايي آن‌ها. مطابق اين فراز از آيه که مي‌فرمايد: «وَ جَعَلْنَاكُمْ شُعُوباً وَ قَبَآئِلَ لِتَعَارَفُواْ؛[6] و شمارا نژادها و ملت‌ها قرارداديم تا يكديگر را بشناسيد.»
3-4-2- عدد اتمي عناصر
تعداد پروتون هر اتم را عدد اتمي مي‌گويند که برابر با تعداد الکترون‌هاي آن اتم است. عدد اتمي هيچ دو عنصري از عناصر، يکسان نيست و باهم متفاوت هستند. اين اختلاف اعداد اتمي بين عناصر مختلف، تفاوت ايجاد کرده و خواص و ويژگي‌هاي مختلفي را براي آن‌ها رقم مي‌زند[7]. لذا عدد اتمي هر عنصر منحصربه‌فرد است و اين لطف الهي عاملي براي شناسايي اتم‌ها شده است. در آيه از قرآن كريم به تفاوت خلقت انسان‌ها اشاره كرده مي‌گويد : «انَّا خَلَقْنَاكُمْ مِنْ ذَكَرٍ وَأُنْثَى وَجَعَلْنَاكُمْ شُعُوبًا وَقَبَائِلَ لِتَعَارَفُوا؛[8] ما شما را از يک مرد و زن آفريديم و شما را تيره‌ها و قبيله‌ها قرارداديم تا يکديگر را بشناسيد؛ (اين‌ها ملاک امتياز نيست.)»
اين تفاوت منحصر به تفاوت عدد اتمي عناصر نيست به‌عنوان‌مثال خطوط سرانگشت انسان‌ها نيز متفاوت است خداوند در قرآن کريم براي بيان قدرت خود به اين مسئله اشاره‌کرده و فرموده است:
«بلَي قاَدِرِينَ عَلي أنَ نسُّوِّي بنَاَنهُ؛[9] آري قادريم که ( حتّي خطوط سر) انگشتان او را موزون و مرتّب کنيم!»
اين آيه مي‌تواند اشاره لطيفي به خطوط سر انگشت انسان‌ها داشته باشد زيرا خطوط سر انگشت هر فرد با ديگر افراد يکسان نيست، يا به تعبير ديگر خطوط ظريف و پيچيده‌اي که سر انگشتان هر انساني نقش بسته است معرف هويت شخصي او است، و لذا در عصر ما مسئله « انگشت‌نگاري» به‌صورت علمي در آمده است.
4-4-2- جدول تناوبي
در سال 1870 ميلادي تعداد عناصر شناخته‌شده 65 عنصر بوده که توسط دانشمند روسي به نام ديمتري مندليف و از روي جرم اتمي به صورت رديف‌ها و ستون‌ها (جدول تناوبي) مرتب شدند و وقتي عناصر از روي جرم اتمي مرتب شدند يک رفتار تناوبي از خواص مشابه نشان دادند. در سال 1887 تا 1915 دانشمندي به نام هنري موزلي جدول تناوبي را بر اساس عدد اتمي مرتب نمود[10]. لذا اين جدول امروزه شامل بيش از 110 عنصر است که از روي عدد اتمي مرتب شده‌اند. اين جدول داراي 18 گروه و 7 رديف است و عناصر به دسته‌هاي فلزات قليايي، فلزات قليايي خاکي، غيرفلز، آمفوتر، هالوژن، گازهاي بي‌اثر، عناصر واسطه و واسطه داخلي تقسيم‌بندي شده‌اند. شکل جدول خود نشان‌دهنده نظم و قانونمند بودن آن است.
رعايت نظم در خواص عناصر هر ستون از جدول تناوبي، يادآور نظم جهاني است که خالقي توانا داشته و اين نظم را با هدف خاصي ايجاد کرده است. چه زيباست که اين نظم، مانند بسياري از نظم‌هاي ديگرِ محيط اطراف ما نظير تنفس منظم، ضربان قلب و يا حرکت انتقالي و وضعي زمين، بيانگر اين است که دست خالقي حکيم و مدبري توانمند اين جهان را خلق نموده تا ما در آن به تدبر و تفکر بپردازيم و با کسب معرفت به عبادت خدا و خشوع در مقابل او نايل آييم. در اينصورت با صدايي برخاسته از عمق دل فرياد برمي‌آوريم: «...رَبَّنَا مَا خَلَقْتَ هَذَا بَاطِلاً سُبْحَانَكَ فَقِنَا عَذَابَ النَّارِ[11]؛ پروردگارا اين هستى را باطل و بي‌هدف نيافريدهاى، تو (از كار عبث) پاك و منزّهى، پس ما را از عذاب آتش نگهدار.»
عناصر سمت راست جدول بيشتر تمايل دارند الکترون بگيرند و عناصر سمت چپ بيشتر تمايل به دادن الکترون دارند و خداوند حکيم اين دادوستد الکترون‌ها را عاملي براي رسيدن به پايداري قرار داده است. مانند رسيدن به يک آرايش الکتروني پايدارِ يک کاتيون و يا يک آنيون. اين عناصر وقتي در اين دادوستد شرکت مي‌کنند، آرايش الکتروني آن‌ها به آرايش الکتروني عناصر گاز نجيب مي‌رسد .اين دادوستد الکتروني همان چيزي است که در انديشه توحيدي به آن تدبير الهي گفته مي‌شود. چنانکه قرآن مي‌فرمايد «رَبُّنَا الَّذِى أَعْطَى كُلَّ شَىْءٍ خَلْقَهُ ثُمَّ هَدَى[12]؛ پروردگار ما كسى است كه به هر چيزى آفرينش خاص آن را عطا كرده وآنگاه (آن را با تدبير خود به سوي کمال ) هدايت فرمود.»
[1]. مراجعه شود به اصول شيمي سيلبربرگ، ص53؛ شيمي عمومي مورتيمر، ص19.
[2]. سوره فاطر، آيه 35.
[3]. سوره روم، 22.
[4]. شيمي عمومي مورتيمر، ص 76و 82.
[5]. مراجعه شود به اصول شيمي سيلبربرگ، ص 314؛ شيمي عمومي مورتيمر، ص80.
[6]. حجرات، آيه 13.
[7]. مراجعه شود به: شيمي مورتيمر، ص20؛ اصول شيمي سيلبربرگ، ص54.
[8]. سوره حجرات، آيه 13.
[9]. سوره قيامت، آيه 4.
[10]. اصول شيمي سيلبربرگ، ص 312؛ و نيز مراجعه شود به شيمي عمومي مورتيمر، ص 72 و73.
[11]. سوره آل‌عمران، آيه 191.
[12]. سوره طه، آيه 50.