The uncertain location of electrons - George Zaidan and Charles Morton

الموقع غير المحدد للإلكترونات - جورج زيدان وتشارلز مورتون

المترجم: Abd Al-Rahman Al-Azhurry المدقّق: khalid marbou

You probably know that all stuff is made up of atoms

لا بد أنك تعلم أن كل شيء مكون من الذرات

and that an atom

وأن الذرة

is a really, really, really, really tiny particle.

هي جسيم صغيرٌ جداً جداً جداً جداً جداً.

Every atom has a core,

ولكل ذرة نواة

which is made up of at least one

والمكونة من جسيم واحد على الأقل

positively charged particle

مشحونٌ إيجاباً

called a proton,

يدعى بالبروتون

and in most cases,

وفي معظم الحالات

some number of neutral particles called neutrons.

بعض الجسميات المحايدة التي تدعى بالنترونات.

That core is surrounded

وتلك النواة محاطة

by negatively charged particles called electrons.

بجسيمات مشحونة سلباً تدعى بالإلكترونات.

The identity of an atom is determined

هوية الذرة تحدد

only by the number of protons in its nucleus.

فقط وفقاً لعدد البروتونات في نواتها.

Hydrogen is hydrogen because it has just one proton,

فالهيدروجين هو هيدروجين لأن فيه بروتوناً واحداً،

carbon is carbon because it has six,

والكربون هو الكربون لأن فيه ستة بروتونات

gold is gold because it has 79,

والذهب هو الذهب لأن فيه 79 بروتوناً

and so on.

وهكذا دواليك.

Indulge me in a momentary tangent.

لنفكر لبرهة.

How do we know about atomic structure?

كيف لنا أن نعلم هيكلية الذرة؟

We can't see protons, neutrons, or electrons.

فلا يمكننا رؤية البروتونات ولا النترونات ولا الإلكترونات.

So, we do a bunch of experiments

إذاً، فنحن نقوم ببضع تجارب

and develop a model for what we think is there.

ونطور نموذجاً لما نعتقد أنه هناك.

Then we do some more experiments

بعدها نقوم بالمزيد من التجارب

and see if they agree with the model.

ونتأكد من أنها توافق النموذج الذي بنيناه.

If they do, great.

إذا توافقت مع النموذج، فهذا ممتاز.

If they don't, it might be time for a new model.

وإذا لم تتوافق، فربما علينا أن نبني نموذجاً آخر.

We've had lots of very different models for atoms

مرت علينا الكثير من النماذج المختلفة للذرات

since Democritus in 400 BC,

منذ عهد ديموقريطس في عام 400 قبل الميلاد

and there will almost certainly

وسوف يكون هناك بالتأكيد

الكثير منها في المستقبل.

be many more to come.

Okay, tangent over.

حسناً، انتهت البرهة.

The cores of atoms tend to stick together,

أنوية الذرات تميل للبقاء سوية

but electrons are free to move,

لكن الإلكترونات لها حرية الحركة

and this is why chemists love electrons.

لهذا السبب يحب الكيميائيون الإلكترونات.

If we could marry them,

إذا استطعنا أن نزوجهم

we probably would.

فعلى الأغلب سنفعل.

But electrons are weird.

لكن الإلكترونات غريبة.

They appear to behave either as particles,

فهي تتصرف كالأجسام

like little baseballs,

مثل كرة البيسبول الصغيرة

or as waves, like water waves,

أو تتصرف كالموجات، كموجات الماء

depending on the experiment that we perform.

وهذا يتوقف على التجربة التي نجريها.

One of the weirdest things about electrons

من أغرب الأشياء بالنسبة للإكترونات

is that we can't exactly say where they are.

أنه لا يمكننا أن نحدد مكانها بالضبط.

It's not that we don't have the equipment,

ليست المشكلة أننا لا نملك المعدات المناسبة لذلك

it's that this uncertainty

لكن هذه الريبة

is part of our model of the electron.

هي جزء من نموذجنا عن الالكترون.

So, we can't pinpoint them, fine.

إذاً، لا يمكننا أن نحدد نقطة تواجدها، حسناً.

But we can say there's a certain probability

لكن يمكننا أن القول بأن هناك احتمالية معينة

of finding an electron in a given space

لإيجاد إلكترون في فضاء معين

around the nucleus.

حول النواة.

And that means that we can ask the following question:

مما يعني أنه يمكننا أن نسأل:

If we drew a shape around the nucleus

إذا رسمنا شكلاً حول النواة

such that we would be 95% sure

بحيث أننا متأكدون بنسبة 95%

of finding a given electron within that shape,

من إيجاد إلكترون معين في ذلك الشكل

what would it look like?

فماذا سيكون هذا الشكل؟

Here are a few of these shapes.

إليك بضعاً من هذه الأشكال.

Chemists call them orbitals,

يطلق عليها الكيميائيون إسم المدارات

and what each one looks like

وشكل كل منها

depends on, among other things,

يعتمد على كمية الطاقة التي تحتويها

how much energy it has.

وأشياء أخرى أيضاً.

The more energy an orbital has,

كلما زادت طاقة المدار

the farther most of its density is

كلما زاد بعدها

from the nucleus.

عن النواة.

By they way, why did we pick 95%

بالمناسبة، لماذا كانت النسبة 95%

and not 100%?

وليس 100%؟

Well, that's another quirk

حسناً، إنه عيب آخر

of our model of the electron.

في نموذجنا عن الإلكترون.

Past a certain distance from the nucleus,

بعد تخطي بعدٍ معين عن النواة

the probability of finding an electron

يبدأ احتمال إيجاد الكترون

starts to decrease

بالانخفاض

more or less exponentially,

أضعافاً مضاعفة

which means that while it will approach zero,

والذي يعني أنه بينما تحاول الوصول إلى الصفر

it'll never actually hit zero.

فلن تصل إلى الصفر أبداً.

So, in every atom,

إذا في كل ذرة

there is some small, but non-zero, probability

هناك احتمال صغير ولكنه لا يساوي الصفر

that for a very, very short period of time,

أنه وخلال فترة قصيرة جداً جداً من الزمن

one of its electrons

واحد من إلكتروناتها

is at the other end of the known universe.

يكون في النهاية الأخرى للفضاء المعروف.

But mostly electrons stay close to their nucleus

ولكن غالباً ما تبقى الالكترونات قريبة من أنويتها

as clouds of negative charged density

كسحبٍ من الكثافة المشحونة سالباً

that shift and move with time.

التي تتغير وتتحرك مع مرور الزمن.

How electrons from one atom

كيف تتفاعل إلكترونات من ذرة

interact with electrons from another

مع إلكترونات من ذرة أخرى

determines almost everything.

يحدد تقريباً كل شيء.

Atoms can give up their electrons,

يمكن للذرات أن تتخلى عن إلكتروناتها

surrendering them to other atoms,

مسلمة إياها إلى ذرات أخرى

or they can share electrons.

كما بإمكانها مشاركة الالكترونات.

And the dynamics of this social network

ديناميكية هذه الشبكة الاجتماعية

are what make chemistry interesting.

هي ما يجعل الكيمياء مثيرة للاهتمام.

From plain old rocks

من الصخور القديمة والخام

to the beautiful complexity of life,

إلى تعقيد الحياة الجميل

the nature of everything we see,

طبيعة كل شيء نراه

hear,

ونسمغع

smell, taste, touch, and even feel

ونتذوقه

ونشمه

ونلمسه

ونحس به حتى

is determined at the atomic level.

كل ذلك يحدد على مستوى الذرات.