تم تأسيس الجدول الدوري من قبل العالم ديمتري مندليف بناءً على المُلاحظات المُسجلّة من تنوعات الخصائص الفيزيائية والكيميائية للعناصر التي ساعدت في ترتيب العناصر بفئات الجدول الدوري، ومن ثم تم اكتشاف النظرية الذرية والكتلية ووضع تعريفات الكتلة الذرية والعدد الذري والعدد الكتلي، وعبر موسوعة سنتعرف على ذلك بشيء من التفصيل.
يتضمن الجدول الدوري قوائم من
يتضمن الجدول الدوري قوائم من العناصر الكيميائية، والتي تكون مُرتبّة بدايةً من اليسار إلى اليمين أو من الأعلى إلى الأسفل وفقًا لعدد الذري لكُل منها وكذلك بالنسبة لخصائصها الكيميائية، حيث:
تأخذ العناصر الكيميائية في الترتيب مع مُلاحظة زيادة الأعداد الذرية لها لتكون جميع العناصر الكيميائية بنفس المجموعة حاملة لنفس التكافؤ الكيميائي، وعليها تُظهر تلك العناصر تشابهًا في الخواص الكيميائية.
أما بالنسبة لمجموعة العناصر الكيميائية المُتواجدة في الصف ذاته يُلاحظ تزايد التكافؤ لها كُلما تحركنا من جهة اليسار إلى اليمين مما يؤدي إلى زيادة العدد الذري أي ارتفاع مستوى طاقة الذرات.
بالإشارة إلى ما يتضمنه الجدول الدوري من قوائم مُرتبة من العناصر الكيميائية تجدر الإشارة إلى الآتي:
يتكون الجدول الدوري من عدد 118 عنصرًا.
يُعتبر أول 94 عنصرًا من الجدول الدوري من العناصر الطبيعية أي المُتواجدة بشكل طبيعي من دون تدخّل الإنسان في صناعتها، في حين تكون بقية العناصر مُصنعّة بالفعل بالمعامل والمُفاعلات النووية وغيرها من المُختبرات.
كان للعلماء سابقًا الكثير من الجهود بتأسيس الجدول الدوري وخاصةً (أنطوان لافوازييه/ جون أكسندر)، حيث عملوا على البدء من النقطة التي توقف عنها العلماء السابقيين وتحديدًا بالقرن التاسع عشر والقرن العشرين.
على الرغم من جهود العلماء في تأسيس الجدول الدوري إلا أن الفضل الأكبر يرجع إلى العالم الشهير “ديمتري مندلييف”، وعليها تم بناء الجدول الدوري الحديث المُستخدم الآن.
يتم تنظيم العناصر في الجدول الدوري بناء على خصائصها في صفوف وأعمدة ذات الخصائص المُتعددة المُشتقة من الاتجاهات الدورية، حيث يُطلق على الصفوف المُتتالية بالجدول الدوري اسم “دورات”، في حين يُطلق على الأعمدة اسم “مجموعات”.
كما يُمكن الإشارة إلى عناصر الصف الواحد بالاتجاه ناحية اليسار لكُل دورة باسم العناصر الفلزية، في حين تتخذ اللافلزات اتجاه اليمين.
بشكل عام يُطلق على عناصر المجموعة 17 اسم الهالوجينات، في حين تُسمى عناصر المجموعة 18 باسم “الغازات النبيلة” المُرتّبة تباعًا بمستويات الطاقة الفرعية حيث تمتلئ كامل المدارات الذرية بالإلكترونات في حالة الغازات الخاملة.
خواص عناصر الجدول الدوري
من الجدير بالذكر تختلف خواص العناصر الكيميائية بالجدول الدوري الحديث المُستخدم الآن باختلاف طبيعية ونوع العناصر سواء أكانت فلزية أم غير فلزية أم اشباه فلزات، وعليها يُمكن الإشارة إلى الخصائص المميزة لكُل من تلك المجاميع فيما يلي:
1- العناصر الفلزية
هناك العديد من الخصائص الفيزيائية والكيمائية التي تتميز بها الفزات دونًا عن غيرها من عناصر الجدول الدوري الحديث والتي تكون كما يلي:
بالإشارة إلى مجموعة الخواص الكيميائية نجد أن الفلزات تُسرع إلى فقد إلكترونات مداراتها الخارجية بسهولة، كما أنها تكون أكثر عُرضة للتآكل السريع.
أما بالنسبة لمجموعة الخواص الفيزيائية تتمثل البريق واللمعان الشديد دونًا عن غيرها من عناصر الجدول الدوري الأخرى.
كافة العناصر الفلزية تكون صلبة جدًا، ويُستثنى من ذلك “عنصر الزئبق” الذي يكون سائلًا.
جميع الفلزات كذلك مرتفعة الكثافة وهذا ما يُفسّر ارتفاع درجة انصهارها كذلك.
يُمكن طرق العناصر الكيميائية الفلزية إلى مجموعة من الألواح، بالإضافة إلى إمكانية سحبها إلى أسلاك.
تمتاز الفلزات كذلك بإنها مُوصلات جيدة للكهرباء والحرارة.
2- العناصر اللافلزية
يُشار إلى العناصر غير الفلزية باسم (اللامعدنية) كذلك، وتختلف خصائصها الكيميائية والفيزيائية عن العناصر الفلزية فيما يلي:
جميع العناصر اللافلزية لا تُظهر أي من درجات البريق واللمعان على خلاف العناصر الفلزية.
تُظهر اللافزات درجات مُنخفضة جدًا من الكثافة بشكل ينعكس بدوره على انخفاض درجة الانصهار لكافة عناصرها.
لا يُمكن لأي من عناصر اللافزات أن يتم سحبها لمجموعة من الأسلاك أو طرقها إلى ألواح.
تمتاز العناصر اللافلزية كذلك بأنها جميعها رديئة التوصيل للحرارة والكهرباء كذلك.
تتسم بأنها الأكثر هشاشة وعليها تتكّسر وتتهشّم بسرعة وسهلة جدًا.
أما بالنسبة للخصائص الكيميائية لمجموعة العناصر اللافلزية فنجدها الأكثر ميلًا إلى اكتساب الإلكترونات التي تميل معادن الفلزات إلى فقدها.
في عملية فقد واكتساب الإلكترونات بالنسبة للفلزات واللافلزات يتم تكون مركبات أيونية.
3- اشباه الفلزات
أما بالنسبة لمجموعة العناصر المُنتمية إلى فئة (أشباه الفلزات) فنجدها تجمع في خصائصها تباعًا فيما بين العناصر الفلزية والعناصر اللافلزية، حيث:
يُتاح سحب عناصر اشباه الفلزات إلى أسلاك مع إمكانية طرقها كذلك إلى ألواح.
تُعتبر اشباه الفلزات من المعادن أو العناصر الصلبة.
بعض اشباه الفلزات تأخذ خصائص اللمعان والبريق، في حين يكون البعض الآخر غير لامعًا.
من الجدير بالذكر أن لاشباه الفلزات القدرة على توصيل الحرارة والكهرباء إلا أن درجة توصيلها تكون مُنخفضة إلى حد ما بالمُقارنة بكفاءة توصيل المعادن الفلزية.
فئات الجدول الدوري
بتنّوع العناصر الكيميائية في الجدول الدوري فيما بين مجموعة الفلزات واللافلزات واشباه الفلزات نجد أنه تم تقسيم تلك العناصر تباعًا إلى مجموعة من الفئات التي تملك كُل منها خصائص مُتشابهة أو قريبة الشبه سواء أكان ذلك النسبة إلى مجموعة الخصائص الفيزيائية أو الكيميائية، حيث تُقسّم إلى الفئات الآتية:
1- الفلزات القلوية
تكون الفلزات القلوية مُتواجدة بالمجموعة 1 والتي يكون عدد التكافؤ لها واحد فقط، حيث:
تميل إلى فقده أثناء التفاعلات الكيميائية لذا تُعد الأقل استقرارًا، ويندر تواجدها في الطبيعية بشكل مُنفرد.
تتخذ الفلزات القلوية اللون الأحمر في حين تميل العناصر إلى اللون الأسود الناجم عن عدم استقرارها ودخولها في تفاعلات مع العناصر الأخرى مُكونّة روابط قوية.
من أقوى أنواع الفلزات القلوية معدن الصوديوم (Na) ومعدن البوتاسيوم (K) ومعدن الروبيديوم (RB) ومعدن اللثيوم (Li) والسيزيوم وغيرها من المعادن.
أقل المعادن القلوية تفاعلًا يكون معدن الليثيوم.
2- الفلزات الأرضية القلوية
يُشار إلى الفئة الثانية من فئات الجدول الدوري الحديث باسم الفلزات الأرضية القلوية، حيث:
تُوصف عناصر تلك الفئة بأنها تُرابية وتميل في التفاعلات الكيميائية إلى الارتباط بغيرها من المعادن القلوية الأخرى.
تحتاج الفلزات الأرضية إلى حد ما طاقة أكبر للتمكّن من إزالة أو فقد الإلكترونات بمستوى الطاقة الخارجي لها.
تُعتبر جميع عناصر الفلزات الأرضية أكثر قدرة على التفاعل السريع مع الماء ومجموعة الهالوجينات بشكل خاص ليكون ناتج التفاعل “الأملاح”.
تتخذ الفلزات القلوية اللون الفضي وأغلب تفاعلاتها يتولد عنها إنتاج أملاح الكالسيوم أو المغنسيوم أو الراديوم أو الباريوم أو البريليوم وغيرها من الأملاح.
3- سلسلة اللانثينيدات والاكتينيدات
تأخذ العناصر الكيميائية في الجدول الدوري في الترتيب تباعًا بسلسلة اللانثينيدات والاكتينيدات، حيث:
تتكون سلسلة اللانثينيدات من حوالي خمسة عشر عنصرًا بداية من العنصر 57 نهايةً بالعنصر 71.
على الرغم من ندرة أغلب عناصر اللانثينيدات إلا أن بعضها يُعتمد عليه بشكل أساسي في تطبيقات الأجهزة البصرية مثل الليزر.
تأخذ العناصر بالترتيب تباعًا بسلسلة اللانثينيدات وفقًا لأعدادها الذرية التي تُزيدها صلابة كُلما زادت.
أما فيما يتعلق بعناصر سلسلة الاكتينيدات فنجد أنها حوالي 15 عنصرًا يتراوح الوزن الذري لها بدايةً من 89 إلى 103.
4- سلسلة المعادن الانتقالية
تُعتبر سلسلة العناصر الانتقالية من أهم فئات الجدول الدوري أهمها الزنك، حيث:
تُعتبر العناصر الانتقالية الأقل قُدرة على التفاعل مع عناصر فئة “الفلزات القلوية الأرضية”.
تزداد صلابة المعادن الانتقالية بزيادة الأعداد الذرية لها التي تتراوح فيها بين 21 إلى 30 ثم من 39 إلى 48.
يُتابع ترتيب سلسلة المعادن الانتقالية وفقًا لأعدادها الذرية من 57 إلى 72، ثم من 72 إلى 80.
يستمر الترتيب بالجدول الدوري الحديث من 89 إلى 104 لتنتهي سلسلة المعادن الانتقالية بالعدد الذري 112.
5- الفئات الأخرى
أما بالإشارة إلى بقية فئات عناصر الجدول الدوري الحديث فنجدها تُرتّب فيما بين الفئات الآتية:
اشباه المعادن الجامعة فيما بين خصائص الفلزات واللافلزات السابق الإشارة إليها، ومن أهم عناصرها (السيليكون).
فئة اللامعادن سواء أكانت عناصر حاملة لخصائص المعادن أو مجموعة الغازات مثل الأكسجين والنيون والهيدروجين والهيليوم.
