الجدول الدوري

انبثقت فكرة الجدول الدوري من  الحاجة الضرورية لتصنيف العناصر الكميائية، وإدراجها تحت مجموعات معينة، لتيسير دراستها، والعمل بها، حيث قام علماء الكمياء بإنشاء جدول يضم جميع العناصر الكميائية المكتشفة والمعروفة، وتنظيمها بشكل علمي، يسهل معرفة صفاتها وخواصها الكميائية والفزيائية، وقد تم اطلاق اسم الجدول الدوري للعناصر، على أول جدول تم تصميمه وعمله لهذا الغرض.

الجدول الدوري

قام العالم الكميائي مندليف، وهو أول من قام بعمل الجدول الدوري لاحتواء جميع العناصر الكميائية المعروفة آنذاك، بترتيب العناصر الكميائية تبعًا لأعدادها الذرية، التي يُقصد بها عدد البروتونات الموجبة الموجودة في نواة الذرة.

جدول مندليف

جعل مندليف العناصر التي تشترك في صفاتها، وتشترك في عدد الإلكترونات في مستوى الطاقة الخارجي في مجموعة واحدة، بينما تتشارك عناصر نفس الدورة في خواصها الفزيائية، ولقد أدى ذلك بالعلماء، الي توقع سلوك العناصر الكميائية وتفاعلاتها المختلفة، وكذلك توقع سلوك العناصر الكميائية، التي لم تكتشف حينها بعد.

وتوقع العالم مندليف امتلاء الأماكن الفارغة بالجدول الدوري بعناصر لم يتم كشفها حتى وقته، وبالفعل قام باكتشاف عناصر عديدة جديدة، بينما تم تخليق العناصر الأخرى معمليًا، لتنضم جميعها في الأماكن المخصصة لها في الجدول الدوي، فأصبح عدد العناصر الكميائية ١١٨ عنصر، ابتداءاً بعنصر الهيدروجين، الذي يحتوي على الكترون واحد في مستوي طاقته الخارجي، وتكوين عناصر الفلزات جهة اليسار، بينما العناصر الفلزية تقع في اليمين، وتنتهي الدورات بالغازات الخاملة أو النبيلة، والتي لا تشارك في التفاعلات الكميائية.

 تصنيف العناصر في الجدول الدوري

تم ترتيب وتصنيف العناصر الكميائية في الجدول الدوري تبعاً لأعدادها الذرية، حيث كلما اتجهنا الى نهاية الدورة أو الصف، يتزايد العدد الذري للعنصر، وتكون المجموعات بنفس توزيع الإلكترونيات في مستوي الطاقة الأخير.

خصائص المجموعات والدورات

إنّ العناصر في المجموعة الواحدة، متشابهة في سلوكها الفيزيائي وخواصها الكميائية، على الرغم من اختلاف أعدادها الكتلية، بينما في الدورات فإنّ العناصر متقاربة في أعدادها الكتلية، ولكنها تختلف كثيراً في خصائصها الفزيائية والكميائية، والأمثلة على ذلك كثيرة، فالهيدروجين والهيليوم في نفس الدورة، ويختلفان كلياً، بينما الصوديوم والبوتاسيوم في مجموعة واحدة ويتشاركان في الكثير من الصفات، كذلك المجموعة ١٧، التي تضم عناصر الهالوجينات والمجموعة ١٨ والتي تحتوي الغازات النبيلة، وجميعها لها سمات كميائية وفيزيائية متشابهة. أما في جدول مندليف، فقد فصلت عناصر اللانثنيدات والأكتنيدات في دورتين منفصلتين في آخر الجدول، وسميت حينها بالعناصر الأرضية النادرة.

الجدول الدوري والنظرية الذرية

وضعت أسس ترتيب وتصنيف العناصر الكميائية في الجدول الدوري على أساس النظرية الذرية الحديثة، واكتشاف مكونات الذرة، حيث أنّ العلماء حددوا محتوي الذرة بما يسمى بعدد الذرة الذري، وهو رقم يمثل عدد البروتونات الموجبة الشحنة الموجودة داخل نواة الذرة، ثم فسروا ثبات الذرة وعدم انهيارها بوجود الكترونات سالبة الشحنة تدور حول النواة في مدارات خاصة، حيث أن لكل مدار طاقة معينة تميزه، وهذه الالكترونات السالبة تساوي في عددها عدد البروتونات الموجبة الشحنة داخل نواة كل ذرة، كما اكتشف العلماء وجود اجسام متعادلة الشحنة، داخل نواة كل ذرة، ولها كتلة كبيرة مقارنة بالبروتونات والالكترونات، بالإضافة للنيوترونات، وهي تمثل البروتونات مجتمعة، العدد الكتلي المميز لكل ذرة من الذرات في الجدول الدوري، فمثلًا ذرة الأكسجين يكتب عليها الرقم ٨، لأنها تحتوي ٨ بروتونات ويدور حولها ٨ الكترونات، كما يمكن للذرة أن تتحول الي أيون موجب، وذلك عند فقدها الكترون، حيث يزيد عدد البروتونات الموجبة داخل الذرة، وقد تتحول الى أيون سالب اذا اكتسبت الكترونًا، حيث يزيد عدد الالكترونات السالبة حول الذرة، والعدد الذري للذرة يظل ثابتًا، فعدد البروتونات لايتغير، وقد يزداد عدد النيوترونات المتعادلة الشحنة داخل نواة الذرة، فيما يعرف باسم نظائر العناصر الكميائية المشعة، كما في نواة ذرة الهيدروجين، وكذلك النظائر المشعة لعنصر الكربون، ولهذه النظائر المشعة تطبيقات واستخدامات مختلفة في مجالات كثيرة.[1]

الجدول الدوري وعناصر الذرة

في الجدول الدوري وضعت العناصر ذات التكافؤ الواحد، اي عدد الالكترونات، في مجموعة واحدة حيث يوجد ١٨ مجموعة، وكذلك الوزن الذري، الذي رُتبت الصفوف على نهجه، وتتركز كتلة الذرة في النواة، لان كتلة الالكترونات ضئيلة جدًا بالمقارنة بالبروتونات والنيوترونات، فمعظم الذره يشكله الفراغ، والذرة مستقرة في غير حالتها الأيونية، وكان لاكتشاف خواص الذرة، الفضل في تصنيف العناصر الكميائية في جداول دورية.

تاريخ الجدول الدوري

لقد حاول العديد من العلماء والكميائيون، وضع تصنيفات للعناصر الكميائية، تبعًا لبعض خصائصها، فمنذ عصر أرسطو، الذي قسم العناصر الى أربعة أقسام، تبعًا لطبيعتها، ماء ونار وهواء وتراب، مرورا بالعديد من العلماء الذين اتخذو تصنيفات تبعًا لخاصيات مختلفة للعناصر، وصولًا الى العالم الروسي مندليف، الذي توقع اكتشاف عناصر جديدة، اكتشفت بالفعل من بعده، الي آخر الجداول الدورية، واكتشاف عناصر تم تخليقها نوويا، في المعامل حتي تم اعتماده عام ٢٠١٦.

فوائد الجدول الدوري

للجدول الدوري وتصنيف العناصر فوائد جلية، أهمها، أصبح لكل عنصر رمز كميائي خاص وموقع في الجدول، ورقم محدد لعدده الذري، وكذلك وزنه الذري، سهل ذلك دراسة العناصر الكميائية ومعرفة خواصها، والتنبؤ بسلوك العنصر في حال تفاعلاته الكميائية مع عناصر أخرى، معرفة الروابط وقوتها، التي يستطيع العنصر تكويتها مع عناصر أخرى، ومعرفة عدد الروابط الكميائية التي يكونها العنصر مع العناصر الكميائية الأخرى، ومعرفة صفات العنصر الفزيائية، ومعرفة تكافؤ العنصر، ومعرفة حال العنصر وشحنته في حالته الأيونية، والتنبؤ بموقع وصفات العناصر التي تخلق أو تكتشف حديثًا.

خواص العناصر في الجدول الدوري

معظم العناصر في الجدول الدوري هي فلزات، والفلزات القلوية ، والقلوبة الترابية ، والفلزات الأساسية، و الفلزات الانتقالية،  والانثانيدات والأكتينيدات كلها مجموعات من الفلزات. وتتميز الفلزات بخواص عديدة مميزة لها، من أهمها التوصيل الجيد لدرجات الحرارة، البريق واللمعان، وكثافتها عالية، ودرجة انصهارها عالية، ويمكن سحبها، ويمكن طرقها لألواح، وجميعها صلبة ما عدا معدن الزئبق فهو سائل، أما خواصها الكيميائية فهي دائمًا ما تفقد ألكترونات بسهولة وتتآكل بسرعة لذلك فالحديد يصدأ، أما اللافلزات، فهي غير جيدة التوصيل للحرارة، وليس لها لمعان، وكثافتها منخفضة، ودرجة انصهارها منخفضة أيضًا، ولا يمكن سحبها لأسلاك، ولايمكن طرقها لألواح، لينة وليست صلبة، وأما عن خواصها الكميائية ، فهي تميل دومًا لاكتساب الإلكترونات، ولاتتآكل بسهولة، وتكون روابط مع الفلزات تسمى الروابط الأيونية، وهي روابط تتميز بقوتها. واما أشباه الفلزات، فهي عناصر تجمع بين خواص الفلزات واللافلزات.

الجدول الدوري والكمياء

ستظل الكيمياء في تطور مستمر وتقدم، وسيظل الكميائيون يصنفون العناصر الكميائية ليسهل على الدارس دراستها، وتسهل عملية فهم العناصر، وتبطل خرافات السحر الأسود، الذي كان يعتقده الناس في الكيمياء وأهلها، ومن يشتغلون بها، وتبطل اكذوبة تحويل التراب الي ذهب باستخدام سحر الخيمياء الأسود.

المراجع

1. ^ wikipedia.org , Periodic table , 5/03/2020