الجدول الدوري
يعتبر الجدول الدوري من أهم الأدوات المستخدمة في الكيمياء، وفي العلوم الأخرى، وهو عبارة عن جدول ترتب فيه العناصر الكيميائيّة بشكل منطقي ومفيد، لتسهيل عمليّة دراستها، وتصنّف العناصر في الجدول الدوري وفقاً لزيادة أعدادها الذرية، بحيث يزيد كل عنصر عن العنصر الذي يسبقه بإلكترون واحد.
كما تترتب العناصر المتماثلة في الخصائص الكيميائيّة والفيزيائيّة بنفس الصف، أو في نفس العمود مع بعضها البعض، لذلك سمي بالجدول الدوري، لأنّ الصفات تتكرر بشكل دوري، على سبيل المثال، يزداد الحجم الذرّي من أعلى المجموعه إلى الأسفل، وتزداد الكهروسلبيه من اليسار إلى اليمين في نفس الدورة، ويبلغ عدد العناصر المعروفة 112 عنصراً، و92 عنصراً يتواجد في الطبيعة، و20 عنصراً تم إنتاجهم صناعيّاً.
خصائص الجدول الدوري
- يتكوّن الجدول الدوري من 18 مجموعة رأسيّة، وسبع دورات أفقيّة.
- تبدأ المجموعات الرأسيّة من اليسار، وتبدأ بالمجموعات 1A، و2A، وتنتهي من جهة اليمين بالمجموعات 3A، و4A، و5A، و6A، و7A.
- تحتوي المجموعة الصفرية في أقصى اليمين على الغازات النبيلة، ويرمز لها (O).
- تنفصل المجموعة 2A، عن المجموعة 3A، بمجموعة العناصر الانتقاليّة، بدءاً من الدورة الرابعة، وتعطى مجموعة العناصر الانتقالية الرموز التالية: (1B، و2B، و3B، و4B، و5B، و6B، و7B، و8B)، وتحتوي المجموعة الثامنة، على ثلاثة أعمدة رأسيّة.
- تحتوي كل مجموعة رأسيّة، على مجموعة من العناصر، التي تتشابه فيما بينها في خواصها الكيميائيّة.
- تترتب العناصر في الدورة الواحدة في الجدول الدوري، وفقاً لزيادة أعدادها الذريّة، وتبدأ كل دورة بعد ملء كل مستوى طاقة.
- يدل رقم المجموعة، على عدد الإلكترونات الموجودة في مستوى الطاقة الأخير للذرّة.
- يدل رقم الدورة، على عدد مستويات الطاقة لذرّة العنصر.
تصنيف العناصر في الجدول الدوري وفقاً لخصائصها
حاول العلماء تصنيف العناصر بناءً على خصائصها المتشابهة، ومن أشهر هذه المحاولات ما يأتي:
- قسم برزيليوس العناصر إلى فلزات ولا فلزات.
- رتب مندليف العناصر ترتيباً تصاعديّاً، بناءً على أوزانها الذريّة، ولوحظ أنّ الخواص الكيميائيّة والفيزيائيّة، تتكرر في الدورة الواحدة.
- رتب موزلي العناصر ترتيباً تصاعديّاً، بناءً على أعدادها الذريّة.
- رُتبت العناصر في الجدول الدوري الطويل، وفق مبدأ البناء التصاعدي، أي من خلال ملء مستويات الطاقة الفرعيّة.
ترتيب العناصر في نظام دوري
بعد اكتشاف التركيب الحديث للذرّة، ومستويات الطاقة، وتوزيع الإلكترونات بها، تمكن العلماء من ترتيب العناصر في نظام دوري، يعتمد على ما يأتي:
- الزيادة في العدد الذرّي للعناصر.
- ملء مستويات الطاقة بالإلكترونات.
- تتشابه العناصر التي تمتلك نفس عدد الإلكترونات في مستويات الطاقة الخارجة، في نفس الخصائص.
خصائص العناصر في الجدول الدوري
- الخاصيّة الفلزيّة واللافلزيّة:
- نصف القطر:
- جهد التأيّن:
- الكهروسلبيّة:
- تزداد الخاصيّة الفلزيّة، كلما اتجهنا من أعلى إلى أسفل الجدول الدوري في المجموعة الواحدة، على سبيل المثال في المجموعة 1A، يعتبر الليثيوم أقل العناصر فلزيّةً، بينما السيزيوم أعلاها فلزيّةً.
- تقل الخاصيّة الفلزية بشكل تدريجي، وتزداد الخاصيّة اللافلزية، كلما انتقلنا من يسار إلى يمين الجدول الدوري، في الدورة الواحدة.
- يقل نصف القطر في الدورة الأفقيّة، كلما زاد العدد الذرّي، أي كلما انتقلنا إلى يمين الجدول الدوري، بسبب ازدياد شحنة النواة الموجبة، وزيادة قوة جذب النواة لإلكترونات المدار الأخير (إلكترونات التكافؤ)، وبالتالي نقص قطر الذرة.
- يزداد نصف قطر الذرة، كلما زاد العدد الذرّي في المجموعة الرأسيّة، بسبب إضافة مستوى طاقة جديد، وبالتالي تقل قوة التجاذب بين النواة وإلكترونات المستوى الأخير.
- تزداد قيمة جهد التأيّن، في الدورات الأفقيّة، بزيادة العدد الذرّي، بسبب نقص قطر الذرة، وزيادة قوى التجاذب بين النواة وإلكترونات التكافؤ.
- تقل قيمة جهد التأيّن، في المجموعات الرأسيّة، بزيادة العدد الذرّي، بسبب زيادة نصف القطر، وزيادة عدد المستويات.
- تزداد الكهروسلبيّة، في الدورات الأفقيّة، بزيادة العدد الذرّي، بسبب نقص نصف قطر الذرة، وزيادة شحنة النواة الفعّالة، وقوى التجاذب.
- تقل الكهروسلبيّة، في المجموعات الرأسيّة، بسبب زيادة العدد الذرّي، نتيجةً لزيادة نصف قطر الذرة، وحجب قوى التجاذب بين النواة والمستويات الممتلئة.