الجدول الدوري
يُعتبر الجدول الدوري أداة أساسية في مجالات الكيمياء وغيرها من العلوم، حيث يُستخدم لترتيب العناصر الكيميائية بطريقة منهجية وفعّالة. يُسهّل هذا الجدول عملية الدراسة، حيث يتم تصنيف العناصر وفقًا لزيادة أعدادها الذرية، حيث يزداد كل عنصر بمقدار إلكترون واحد عن العنصر الذي قبله.
كما تُرتب العناصر المتشابهة في الخصائص الكيميائية والفيزيائية في نفس الصف أو العمود، مما أدى إلى تسميته “الجدول الدوري” نظرًا لتكرار المشابهات بشكل دوري. على سبيل المثال، يزداد الحجم الذري من أعلى المجموعة إلى أسفلها، بينما تزداد الكهروسلبيّة من اليسار إلى اليمين ضمن نفس الدورة. يحتوي الجدول على 112 عنصرًا معروفًا، منها 92 عنصرًا موجودًا في الطبيعة و20 عنصرًا تم إنتاجها صناعيًا.
خصائص الجدول الدوري
- يتكون الجدول الدوري من 18 مجموعة رأسية و7 دورات أفقية.
- تبدأ المجموعات الرأسية من اليسار، بدءًا من 1A إلى 2A وتنتهي بالمجموعات 3A إلى 7A من الجانب الأيمن.
- تحتوي المجموعة الصفرية في أقصى اليمين على الغازات النبيلة ويرمز لها بـ (O).
- تُفصل المجموعة 2A عن 3A بواسطة مجموعة العناصر الانتقالية بدءًا من الدورة الرابعة، والتي تُسمى الرموز (1B، 2B، 3B، 4B، 5B، 6B، 7B، 8B)، مع احتواء المجموعة الثامنة على ثلاثة أعمدة رأسية.
- تضم كل مجموعة رأسية مجموعة من العناصر التي تتشابه في خصائصها الكيميائية.
- تُرتب العناصر في نفس الدورة حسب زيادة أعدادها الذرية، حيث تبدأ كل دورة جديدة بعد إكمال ملء كل مستويات الطاقة.
- رقم المجموعة يُشير إلى عدد الإلكترونات في مستوى الطاقة الأخير للذرة.
- رقم الدورة يُشير إلى عدد مستويات الطاقة للذرة.
تصنيف العناصر في الجدول الدوري بناءً على خصائصها
عمل العلماء على تصنيف العناصر وفقًا لخصائصها المتشابهة، ومن أبرز هذه المحاولات:
- قسّم برزيليوس العناصر إلى فلزات ولا فلزات.
- رتب مندليف العناصر وفقًا لترتيب تصاعدي بناءً على أوزانها الذرية، مع ملاحظة تكرار الخصائص الكيميائية والفيزيائية في الدورة الواحدة.
- رتب موزلي العناصر تصاعديًا وفقًا لأعدادها الذرية.
- سُجلت العناصر في الجدول الدوري الطويل وفق مبدأ البناء التصاعدي، من خلال ملء مستويات الطاقة الفرعية.
ترتيب العناصر في نظام دوري
بعد اكتشاف التركيب الحديث للذرة، ومستويات الطاقة، وتوزيع الإلكترونات، تمكن العلماء من تنظيم العناصر في نظام دوري يعتمد على العوامل التالية:
- زيادة العدد الذري للعناصر.
- ملء مستويات الطاقة بالإلكترونات.
- تشابه العناصر التي تمتلك نفس عدد الإلكترونات في مستويات الطاقة الخارجية من حيث الخصائص.
خصائص العناصر في الجدول الدوري
- الخاصية الفلزية واللافلزية:
- تزداد الخاصية الفلزية كلما انتقلنا من أعلى إلى أسفل الجدول الدوري في نفس المجموعة، حيث يعتبر الليثيوم أقل الفلزات في المجموعة 1A بينما يشكل السيزيوم أعلى الفلزات.
- تقل الخاصية الفلزية تدريجيًا وتزداد الخاصية اللافلزية عند الانتقال من اليسار إلى اليمين خلال الدورة الواحدة.
- نصف القطر:
- يقل نصف القطر خلال الدورة الأفقية مع زيادة العدد الذري، أي عند الاتجاه إلى اليمين من الجدول، نتيجة لزيادة شحنة النواة الموجبة وقوة جذب النواة لإلكترونات المدار الأخير (إلكترونات التكافؤ).
- يزداد نصف القطر كلما زاد العدد الذري في المجموعة الرأسية بسبب إضافة مستوى طاقة جديد، مما يؤدي إلى تقليل قوة التجاذب بين النواة وإلكترونات المستوى الأخير.
- جهد التأين:
- تزداد قيمة جهد التأين في الدورات الأفقية مع زيادة العدد الذري بسبب انخفاض قطر الذرة، وزيادة قوى التجاذب بين النواة وإلكترونات التكافؤ.
- تنخفض قيمة جهد التأين في المجموعات الرأسية مع زيادة العدد الذري بسبب زيادة نصف القطر وزيادة عدد المستويات.
- الكهروسلبيّة:
- تزداد الكهروسلبيّة في الدورات الأفقية مع ارتفاع العدد الذري بسبب انحسار نصف قطر الذرة، وزيادة شحنة النواة الفعالة وقوى التجاذب.
- تنخفض الكهروسلبيّة في المجموعات الرأسية نتيجة لزيادة العدد الذري، مما يؤدي إلى زيادة نصف قطر الذرة وحجب قوى التجاذب بين النواة والمستويات الممتلئة.