The uncertain location of electrons - George Zaidan and Charles Morton

Translator: dyari majid Reviewer: zhila mawlood

You probably know that all stuff is made up of atoms

ڕەنگە ئەوە بزانیت کە هەموو شتێک لە ئەتۆم پێکهاتووە.

and that an atom

ئەو ئەتۆمەش

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

گەردێکی زۆر زۆر زۆر زۆر وردە.

Every atom has a core,

هەموو ئەتۆمێک کاکڵیکی هەیە،

which is made up of at least one

کە بەلایەنی کەمەوە پێکهاتووە لە

positively charged particle

لە گەردێکی بارگکراوی ئەرێنی

called a proton,

پێی دەگوترێت پڕۆتۆن،

and in most cases,

لەزۆر باریشدا،

some number of neutral particles called neutrons.

ژمارەیەک لە گەردە بێلایەنەکان پێیان دەگوترێت نیوتڕۆن.

That core is surrounded

ئەو کاکڵە دەورەدراوە

by negatively charged particles called electrons.

بە گەردە بارگکراوە نەرێنییەکان کە پێیان دەگوترێت ئەلیکتڕۆن.

The identity of an atom is determined

ناسنامەی ئەتۆمێک، تەنها بەهۆی

only by the number of protons in its nucleus.

ژمارەی پڕۆتۆنەکانی ناو ناوک دیاریدەکرێت.

Hydrogen is hydrogen because it has just one proton,

هایدرۆجین هەر هایدرۆجینە چونکە تەنها یەک پڕۆتۆنی هەیە،

carbon is carbon because it has six,

کاربۆن هەر کاربۆنە چونکە شەشی هەیە،

gold is gold because it has 79,

زێڕ هەر زێرە چونکە 79 دانەی هەیە،

and so on.

ئەوانی تریش بەهەمان شێوە.

Indulge me in a momentary tangent.

ڕێگەم بدە ‌‌هێڵێکی لێکەوتی کاتی بکێشم.

How do we know about atomic structure?

ئێمە چۆن لەبارەی ڕۆنانی ئەتۆمەوە دەزانین؟

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

ئێمە ناتوانین پڕۆتۆن، نیوتڕۆن، یان ئەلیکتڕۆن ببینین.

So, we do a bunch of experiments

بۆیە، چەند تاقیکردنەوەیەک دەکەین

and develop a model for what we think is there.

هەروەها بۆ ئەو شتەی بیری لێدەکەینەوە پەرە بەنمونەیە دەدەین.

Then we do some more experiments

دواتر تاقیکردنەوەی زیاتر دەکەین

and see if they agree with the model.

هەتا بزانین لەگەڵ نمونەکە دەگونجێت.

If they do, great.

ئەگەر گونجان ئەوا نایابە.

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

ئەگەریش نەگونجان، کاتی نمونەیەکی نوێ دێت.

We've had lots of very different models for atoms

نمونەی زۆری جیاوازمان بۆ ئەتۆم هەبووە

since Democritus in 400 BC,

لەکاتی دیمۆکریتس لەساڵی 400 پ.ز

and there will almost certainly

بەدڵنیایی زۆریشەوە

be many more to come.

نمونەی زیاتر دێن.

Okay, tangent over.

باشە، هێڵی لێکەوت تەواو.

The cores of atoms tend to stick together,

کاکڵی ئەتۆمەکان سیفەتی یەکگرتووییان هەیە،

but electrons are free to move,

بەڵام ئەلیکترۆنەکان لە جوڵەدا ئازادن،

and this is why chemists love electrons.

هەربۆیە کیمیاگەران ئەلیکترۆنیان خۆشدەوێت.

If we could marry them,

گەر کرابا بیانکەینە ژنی خۆمان

we probably would.

ئەوا ڕه‌نگە وامان کردبا.

But electrons are weird.

بەڵام ئەلیکتڕۆنەکان سەیرن.

They appear to behave either as particles,

دەردەکەون هەتا یان وەک گەرد ڕەفتار بکەن،

like little baseballs,

وەکو تۆپی یاری بەیسبۆڵ،

or as waves, like water waves,

یان وەکو شەپۆل، وەکو شەپۆلی ئاو

depending on the experiment that we perform.

ئەوەش دەکەوێتە سەر تاقیکردنەوەکەی دەیکەین.

One of the weirdest things about electrons

یەکێک لە سەیرترین شتەکانی ئەلیکترۆن ئەوەیە

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

بەدیاریکراوی نازانین لەکوێن.

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

لەبەرئەوە نیە کە کەلوپەلمان نەبێت،

it's that this uncertainty

لەبەرئەوەیە ئەم نادڵنیاییە

is part of our model of the electron.

بەشێکە لە نمونەکەمان، لەبارەی ئەلیکترۆن

So, we can't pinpoint them, fine.

کەواتە نایان دۆزینەوە، باش.

But we can say there's a certain probability

بەڵام دەتوانین بڵێین شیانەتییەکی دڵنیا هەیە

of finding an electron in a given space

بۆ دۆزینەوەی ئەلیکتڕۆن لە بۆشایی دراودا

around the nucleus.

لەدەوری ناوک.

And that means that we can ask the following question:

ئەوەش مانای وایە، دەتوانین پرسیاری دادێت بکەین:

If we drew a shape around the nucleus

ئەگەر شێوەیەکمان لەدەوری ناوک کێشا

such that we would be 95% sure

کە %95 دڵنیابین

of finding a given electron within that shape,

لە دۆزینەوەی ئەلیکتڕۆنێکی دراو لەناو ئەو شێوەیەدا،

what would it look like?

ئایا دەبێت شێوەکە چۆن دەربکەوێت؟

Here are a few of these shapes.

لێرە چەند شێوەیەک هەن.

Chemists call them orbitals,

کیمیاگەران پێیان دەڵێن ئۆربیتاڵەکان،

and what each one looks like

و ڕوکاری هەریەکەیان

depends on, among other things,

بەندە لەسەر لەناودابوونی شتەکانی تر،

how much energy it has.

چەند وزەی هەیە.

The more energy an orbital has,

ئۆربیتاڵ هەتا وزەی زۆرتر بێت،

the farther most of its density is

چڕییەکەی زیاتر دەبێت

from the nucleus.

لە ناوکەوە.

By they way, why did we pick 95%

بەم بۆنەیەوە، ئێمە بۆچی %95 هەڵبژارد

and not 100%?

%100 هه‌ڵنه‌بژارد؟

Well, that's another quirk

ئەوەش خویەکی نائاسایی ترە

of our model of the electron.

لە نمونەکەمان لەسەر ئەلیکتڕۆن.

Past a certain distance from the nucleus,

مەودایەکی دیاریکراو لە ناوکەوە تێپەڕە،

the probability of finding an electron

شیاوێتی دۆزینەوەی ئەلیکتڕۆنێک

starts to decrease

دەست بە کەمبوونەوە دەکات

more or less exponentially,

بە خێراییەکی کەم تازۆر،

which means that while it will approach zero,

واتە، کاتێک لە سفر نزیک دەبێتەوە،

it'll never actually hit zero.

ئەوا لەڕاستیدا هەرگیز بەر سفر ناکەوێت.

So, in every atom,

کەواتە، لە هەر ئەتۆمێکدا

there is some small, but non-zero, probability

هەندێک شیاوێتی بچووک هەیە بەڵام شیاوێتی سفر نیە.

that for a very, very short period of time,

کە بۆماوەیەکی زۆر زۆر کورت،

one of its electrons

یەکێک لە ئەلیکتڕۆنەکانی

is at the other end of the known universe.

لە کۆتایی لاکەی تری گەردونە.

But mostly electrons stay close to their nucleus

بەڵام زۆرینەی ئەلیکتڕۆنەکان لە نزیکی ناوکەکەیان دەمێننەوە.

as clouds of negative charged density

وەکو هەوری چڕی نەرێنی بارگکراو

that shift and move with time.

کە لەگەڵ کات دەجوڵێت و دەگوازرێتەوە.

How electrons from one atom

چۆنیەتی کارلێکی ئەلیکترۆنەکان

interact with electrons from another

لەگەڵ یەکتر لە ئەتۆمی جیاوازدا

determines almost everything.

بەنزیکەیی بڕیار لەسەر هەموو شتێک دەدات.

Atoms can give up their electrons,

دەکرێت ئەتۆم ئەلیکتڕۆنەکانی وازلێبێنێت

surrendering them to other atoms,

هەتا بیاندات بە ئەتۆمێکی تر،

or they can share electrons.

یان دەتوانن ئەلیکتڕۆنەکان هاوبەشی پێبکەن.

And the dynamics of this social network

چالاکیەکانی ئەم تۆڕه‌ كۆمه‌ڵایه‌تییه‌

are what make chemistry interesting.

ئەو شتانەن کیمیا سەرنج ڕاکێش دەکەن.

From plain old rocks

لە بەردە کۆنه‌ سادەکانەوە

to the beautiful complexity of life,

بۆ جوانی ئاڵۆزی ژیان،

the nature of everything we see,

سروشتی هەرشتێک کە دەیبینین،

hear,

دەیبیستین،

smell, taste, touch, and even feel

بۆن، تام، دەست، و تەنانەت ئەوەی هەستی پێدەکەین

is determined at the atomic level.

لە ئاستی ئەتۆم بڕیاری لەسەر دەدرێت.