الجدول الدوري
يعتبر الجدول الدوري للعناصر، المعروف أيضًا بجدول مندليف، صورة منظمة للعناصر الكيميائية التي تم اكتشافها على مر الزمن. هذا النظام تم تطويره من قبل العالم الروسي ديمتري مندليف في الفترة ما بين 1869م و1870م، حيث أجرى العديد من الحسابات التي توضح كتل العناصر ودوراتها. بناءً على هذه الحسابات، قام بترتيب العناصر بشكل تسلسلي، ومع تقدم الزمن تم إضافة عدة عناصر جديدة تم اكتشافها، مما أدى إلى الشكل الحالي لهذا الجدول.
تصنيف العناصر في الجدول الدوري
يحتوي الجدول الدوري الحديث على مئة وثمانية عشر عنصراً، مُوزعة على ثماني عشرة مجموعة رأسية. تُصنف العناصر حسب طبيعتها إلى:
- العناصر النبيلة: وهي الغازات التي تمتلك عددًا مكتملًا من الإلكترونات في مستوياتها الخارجية، مما يجعلها غير نشطة في التفاعلات الكيميائية.
- العناصر المثالية: هي التي يكون بها مستويان كاملان من الإلكترونات باستثناء المستوى الخارجي وغالبًا ما تتضمن الغازات الخاملة.
- العناصر الانتقالية الرئيسية: وهي العناصر التي تعاني من نقص في عدد الإلكترونات في المستويين الأخيرين.
- العناصر الانتقالية الداخلية: وهي تلك التي تفتقر إلى عدد كافٍ من الإلكترونات في آخر ثلاث مستويات طاقة لها.
تدرج الخصائص في الجدول الدوري
نصف قطر الذرة
نصف قطر الذرة يُعرف على أنه المسافة بين نواتي ذرتين في رابطة تساهمية أو أيونية. تختلف هذه المسافة بناءً على تصنيف العناصر في الجدول الدوري كما يلي:
- في الدورة الواحدة، يقل نصف القطر مع زيادة العدد الذري، أي عندما نتحرك نحو اليمين في الجدول، ويرجع ذلك إلى زيادة الشحنة الموجبة للنواة مما يزيد من جاذبيتها، مما يؤدي إلى تقليص القطر بين الذرتين.
- يزداد نصف القطر في المجموعة الرأسية مع زيادة العدد الذري بسبب وجود مستويات طاقة أعلى تعمل على عزل تأثير النواة على الإلكترونات الخارجية، مما يقلل من قوة الجذب ويزيد من التنافر.
- نصف قطر الأيون الموجب أقل من نصف قطر الذرة المتعادلة في الفلزات، وذلك لأن الشحنة الموجبة للنواة تجذب الإلكترونات نحوها، مما يؤدي إلى تقليص نصف القطر.
- نصف قطر الأيون السالب يكون أكبر من نصف قطر الذرة المتعادلة في اللافلزات نتيجة للتنافر المتزايد الذي تسببه الشحنة السالبة للإلكترونات.
جهد التأين
جهد التأين هو مصطلح يشير إلى كمية الطاقة المطلوبة لفصل أقل الإلكترونات ارتباطًا بالذرة. يتغير هذا الجهد بناءً على موقع العنصر في الجدول الدوري كما يلي:
- يزداد جهد التأين في الدورة الواحدة مع زيادة العدد الذري بسبب زيادة الشحنة الموجبة، مما يعزز ارتباط الإلكترونات بالذرة.
- ينخفض جهد التأين في المجموعة الرأسية مع زيادة العدد الذري بسبب زيادة مستويات الطاقة التي تحجب تأثير جاذبية النواة.
- جهد التأين الأول للغازات النبيلة مرتفع جدًا، لأن الطاقة المطلوبة لإزالة أول إلكترون كبيرة بسبب اكتمال استقرار المدارات.
- جهد التأين الثاني لأي عنصر يكون أكبر من جهد التأين الأول، بسبب زيادة قوة جاذبية النواة، كما أن إزالة إلكترون ثانٍ يمكن أن يكسر مستوى الطاقة.