الجدول الدوري للعناصر هو ترتيب لجميع العناصر الموجودة في الطبيعة والمعروفة حتى الآن تبعًا لعددها الذري والتوزيع الإليكتروني لغلافها الخارجي ، بحيث تكون العناصر ذات السلوك الكيميائي المتماثل في نفس العمود .
ترتيب العناصر في الجدول الدوري
تم ترتيب العناصر الدوري في الجدول الدوري تبعًا لملء مستويات الطاقة الفرعية تبعًا لمبدأ البناء التصاعدي (تملأ المستويات الأقل طاقة بالإليكترونات ، ثم المستوبات الأعلى طاقة ) ، ثانيًا تم تريب العناصر تبعًا للزيادة في الأعداد الذرية للعناصر بمقدار 1 لكل عنصر عن العنصر الذي يسبقه من اليسار لليمين ، على سبيل المثال المغنسيوم عدده الذري 12 يليه الألمونيوم عدده الذري 13 .
ويتكون الجدول الدوري من 18 مجموعة رأسية و7 دورات أفقية (لأن عدد مستويات الطاقة في أثقل الذرات 7)، كما قسم لأربعة فئات ، يسار الجدول يحتوي على عناصر الفئة s وهي التي يتتابع فيها امتلاء المستوى الفرعي s وهي عبارة عن مجموعتان 1A و 2A .
ثانيًا عناصر الفئة P وتشمل 6 مجموعات ، وتقع في يمين الجدول الدوري وتبدأ من المجموعة 3A وتنتهي بالمجموعة الصفرية (الغازات الخاملة ) .
ثالثًا عناصر الفئة D وهي عناصر منتصف الجدول الدوري ، وتعرف بالعناصر الانتقالية الرئيسية وتشمل 10 أعمدة رأسية ، وتقع في الجدول الدوري بداية من الدورة الرابعة بعد عنصر الكالسيوم .
رابعًا عناصر الفئة F وتقع أسفل الجدول الدوري في سلسلتين 1 اللانثينيدات والتي يمتلئ فيها المستوى الفرعي 4F (العناصر الأرضية النادرة ) ، 2 سلسلة الأكتنيدات التي يتتابع فيها امتلاء المستوى الفرعي 5F (العناصر الثقيلة والمشعة ) ، وكل سلسلة من هاتين السلسلتين تضم 14 عنصر ، وفصلت اللانثينيدات والأكتنيدات أسفل الجدول الدوري ولم توضع بداخله حتى لا يتسع الجدول أكثر من اللازم فتصعب دراسته .
أنواع العناصر في الجدول الدوري
1- العناصر الممثلة (العناصر النشطة ) : هي عناصر الفئتين S,P ما عدا الغازات الخاملة .
2- عناصر انتقالية رئيسية .
3- عناصر انتقالية داخلية .
4- الغازات النبيلة أو الغازات الخاملة .
وقد قسمت العناصر في الجدول الدوري أيضًا إلى فلزات ولا فلزات بالتدرج من اليسار إلى اليمين .
تاريخ اكتشاف الجدول الدوري
إذا سألت أي كيمياء عن اسم أول شخص ابتكر الجدول الدوري للعناصر ، فإنك في الغالب سوف تسمع اسم ديميتري مندليف ، وفي الواقع فإن مندليف كان أول من نشر نسخة الجدول الدوري التي نعرفها اليوم ، ولكنه ليس أول من صنف العناصر .
فقبل مندليف قام عدد من الكيميائيين بالبحث في خصائص العناصر التي كانت معروفه في ذلك الوقت وعددها 47 ، وحاولوا تصنيفها ، وكانت أول محاولة لتصنيف العناصر هي عندما قام العالم أنطوان لافوازيير في عام 1789م بتصنيف العناصر على أساس خصائصها إلى غازات وعناصر غير معدنية وعناصر معدنية وعناصر أرضية .
وعلى مدار العقود التالية كان هناك عدد من المحاولات الأخرى لتصنيف العناصر ، وفي عام 1829 م قام الكيميائي الألماني يوهان دوبرينير بتقييم العناصر المتماثلة إلى ثلاثيات مثل الليثيوم والصوديوم والبوتاسيوم ، وقد أظهر دوبرينير أن خصائص العنصر الأوسط في الثلاثية يمكن التنبؤ به أكثر من خصائص العنصرين الآخرين .
ولم يكن هناك قائمة أكثر دقة لتصنيف العناصر من محاولة دوبرينير حتى عام 1860 م حينما تم عرض محاولة أكثر دقة في مؤتمر كارلسروه بألمانيا والتي كانت تعتبر خطوة كبيرة باتجاه الجدول الدوري الحديث .
وفي عام 1862 م قام العالم الجيولوجي الفرنسي ألكسندر بيجويور دي شانكورت بالمساهمة في علم الكيمياء من خلال إعداد ترتيب ثلاثي الأبعاد للعناصر ، وهذا التقسيم يعتبر شكل مبكر من الجدول الدوري الحديث، وأطلق على هذا الجدول اسم “برغي تلريك ” .
وفي هذا البرغي قام شانكورت بوضع الأوزان الذرية للعناصر على الجزء الخارجي من الأسطوانة ، وعندما تدور الأسطوانة يزيد الوزن الذري حتى نصل إلى رقم 16 ، وعلى الرغم من أن هذا التمثيل لم يكن دقيق إلا أنه يعد أول من استخدم الترتيب المبني على فكرة أن العناصر المتشابهة يكون لها نفس الأوزان الذرية .
أما جون نيولاندز ، فقد كان عالمًا بريطانيًا درس في الكلية الملكية للكيمياء ، وفي وقت لاحق عمل في كلية الزراعة وبدأ يبحث عن أنماط لسلوك العناصر العضوية ، ثم بدأ يبحث عن نمط للعناصر غير العضوية ، وقبل أربع سنوات من ظهور جدول مندليف لاحظ نيولاندز أن هناك أوجه تشابه بين العناصر ذات الأوزان الذرية التي تختلف عن بعضها بمقدار 7 ، وقد أطلق على اكتشافه اسم قانون الأوكتاف ، ولم تكن الغازات النبيلة قد تم اكتشافها في ذلك الوقت ، وهذا يفسر سبب وجود دورية 7 وليس 8 في جدول نيولاندز ، ولكنه لم يفكر في العناصر التي يمكن اكتشافها في المستقبل لذلك لم يترك أي مواقع شاغرة في جدوله ، كما أنه اضطر لوضع عنصرين في خانة واحدة داخل الجدول ليحافظ على نمط الترتيب ، ولهذا السبب رفضت الجمعية الكيميائية نشر جدوله .
وعلى الرغم من أن مندليف لم يكن هو أول من حاول إنشاء الجدول الدوري ، إلا أن محاولته كانت تعتبر أول محاولة ناجحة لتقسيم العناصر ، وقد ولد مندليف في توبولسك بسيبيريا ، ثم انتقل لسان بطرسبرج ليحصل على تعليم جيد ، وقد اكتشف الجدول الدوري في عام 1869 م ، بعدما قام بكتابة جميع العناصر على بطاقات ، وحاول إعادة ترتيبها مرارًا وتكرارًا حتى أدرك أنه عندما يرتبها تصاعديًا تبعًا لأوزانها الذرية فإنه سوف يحصل على نوع من النمط المنتظم .
وقد نجح مندليف بالفعل في ترتيب العناصر بشكل لا يصدق ، كما ترك فراغات في الجدول للعناصر غير المكتشفة ، وبالفعل على مدار الخمسة عشر عامًا التالية ثم اكتشاف ثلاثة عناصر جديدة ، وكان الانتصار الكبير لمندليف هو اكتشاف العناصر النبيلة خلال تسعينيات القرن التاسع عشر ، والذي أكد على صحة ترتيب مندليف .
ترتيب العناصر في الجدول الدوري
تم ترتيب العناصر الدوري في الجدول الدوري تبعًا لملء مستويات الطاقة الفرعية تبعًا لمبدأ البناء التصاعدي (تملأ المستويات الأقل طاقة بالإليكترونات ، ثم المستوبات الأعلى طاقة ) ، ثانيًا تم تريب العناصر تبعًا للزيادة في الأعداد الذرية للعناصر بمقدار 1 لكل عنصر عن العنصر الذي يسبقه من اليسار لليمين ، على سبيل المثال المغنسيوم عدده الذري 12 يليه الألمونيوم عدده الذري 13 .
ويتكون الجدول الدوري من 18 مجموعة رأسية و7 دورات أفقية (لأن عدد مستويات الطاقة في أثقل الذرات 7)، كما قسم لأربعة فئات ، يسار الجدول يحتوي على عناصر الفئة s وهي التي يتتابع فيها امتلاء المستوى الفرعي s وهي عبارة عن مجموعتان 1A و 2A .
ثانيًا عناصر الفئة P وتشمل 6 مجموعات ، وتقع في يمين الجدول الدوري وتبدأ من المجموعة 3A وتنتهي بالمجموعة الصفرية (الغازات الخاملة ) .
ثالثًا عناصر الفئة D وهي عناصر منتصف الجدول الدوري ، وتعرف بالعناصر الانتقالية الرئيسية وتشمل 10 أعمدة رأسية ، وتقع في الجدول الدوري بداية من الدورة الرابعة بعد عنصر الكالسيوم .
رابعًا عناصر الفئة F وتقع أسفل الجدول الدوري في سلسلتين 1 اللانثينيدات والتي يمتلئ فيها المستوى الفرعي 4F (العناصر الأرضية النادرة ) ، 2 سلسلة الأكتنيدات التي يتتابع فيها امتلاء المستوى الفرعي 5F (العناصر الثقيلة والمشعة ) ، وكل سلسلة من هاتين السلسلتين تضم 14 عنصر ، وفصلت اللانثينيدات والأكتنيدات أسفل الجدول الدوري ولم توضع بداخله حتى لا يتسع الجدول أكثر من اللازم فتصعب دراسته .
أنواع العناصر في الجدول الدوري
1- العناصر الممثلة (العناصر النشطة ) : هي عناصر الفئتين S,P ما عدا الغازات الخاملة .
2- عناصر انتقالية رئيسية .
3- عناصر انتقالية داخلية .
4- الغازات النبيلة أو الغازات الخاملة .
وقد قسمت العناصر في الجدول الدوري أيضًا إلى فلزات ولا فلزات بالتدرج من اليسار إلى اليمين .
تاريخ اكتشاف الجدول الدوري
إذا سألت أي كيمياء عن اسم أول شخص ابتكر الجدول الدوري للعناصر ، فإنك في الغالب سوف تسمع اسم ديميتري مندليف ، وفي الواقع فإن مندليف كان أول من نشر نسخة الجدول الدوري التي نعرفها اليوم ، ولكنه ليس أول من صنف العناصر .
فقبل مندليف قام عدد من الكيميائيين بالبحث في خصائص العناصر التي كانت معروفه في ذلك الوقت وعددها 47 ، وحاولوا تصنيفها ، وكانت أول محاولة لتصنيف العناصر هي عندما قام العالم أنطوان لافوازيير في عام 1789م بتصنيف العناصر على أساس خصائصها إلى غازات وعناصر غير معدنية وعناصر معدنية وعناصر أرضية .
وعلى مدار العقود التالية كان هناك عدد من المحاولات الأخرى لتصنيف العناصر ، وفي عام 1829 م قام الكيميائي الألماني يوهان دوبرينير بتقييم العناصر المتماثلة إلى ثلاثيات مثل الليثيوم والصوديوم والبوتاسيوم ، وقد أظهر دوبرينير أن خصائص العنصر الأوسط في الثلاثية يمكن التنبؤ به أكثر من خصائص العنصرين الآخرين .
ولم يكن هناك قائمة أكثر دقة لتصنيف العناصر من محاولة دوبرينير حتى عام 1860 م حينما تم عرض محاولة أكثر دقة في مؤتمر كارلسروه بألمانيا والتي كانت تعتبر خطوة كبيرة باتجاه الجدول الدوري الحديث .
وفي عام 1862 م قام العالم الجيولوجي الفرنسي ألكسندر بيجويور دي شانكورت بالمساهمة في علم الكيمياء من خلال إعداد ترتيب ثلاثي الأبعاد للعناصر ، وهذا التقسيم يعتبر شكل مبكر من الجدول الدوري الحديث، وأطلق على هذا الجدول اسم “برغي تلريك ” .
وفي هذا البرغي قام شانكورت بوضع الأوزان الذرية للعناصر على الجزء الخارجي من الأسطوانة ، وعندما تدور الأسطوانة يزيد الوزن الذري حتى نصل إلى رقم 16 ، وعلى الرغم من أن هذا التمثيل لم يكن دقيق إلا أنه يعد أول من استخدم الترتيب المبني على فكرة أن العناصر المتشابهة يكون لها نفس الأوزان الذرية .
أما جون نيولاندز ، فقد كان عالمًا بريطانيًا درس في الكلية الملكية للكيمياء ، وفي وقت لاحق عمل في كلية الزراعة وبدأ يبحث عن أنماط لسلوك العناصر العضوية ، ثم بدأ يبحث عن نمط للعناصر غير العضوية ، وقبل أربع سنوات من ظهور جدول مندليف لاحظ نيولاندز أن هناك أوجه تشابه بين العناصر ذات الأوزان الذرية التي تختلف عن بعضها بمقدار 7 ، وقد أطلق على اكتشافه اسم قانون الأوكتاف ، ولم تكن الغازات النبيلة قد تم اكتشافها في ذلك الوقت ، وهذا يفسر سبب وجود دورية 7 وليس 8 في جدول نيولاندز ، ولكنه لم يفكر في العناصر التي يمكن اكتشافها في المستقبل لذلك لم يترك أي مواقع شاغرة في جدوله ، كما أنه اضطر لوضع عنصرين في خانة واحدة داخل الجدول ليحافظ على نمط الترتيب ، ولهذا السبب رفضت الجمعية الكيميائية نشر جدوله .
وعلى الرغم من أن مندليف لم يكن هو أول من حاول إنشاء الجدول الدوري ، إلا أن محاولته كانت تعتبر أول محاولة ناجحة لتقسيم العناصر ، وقد ولد مندليف في توبولسك بسيبيريا ، ثم انتقل لسان بطرسبرج ليحصل على تعليم جيد ، وقد اكتشف الجدول الدوري في عام 1869 م ، بعدما قام بكتابة جميع العناصر على بطاقات ، وحاول إعادة ترتيبها مرارًا وتكرارًا حتى أدرك أنه عندما يرتبها تصاعديًا تبعًا لأوزانها الذرية فإنه سوف يحصل على نوع من النمط المنتظم .
وقد نجح مندليف بالفعل في ترتيب العناصر بشكل لا يصدق ، كما ترك فراغات في الجدول للعناصر غير المكتشفة ، وبالفعل على مدار الخمسة عشر عامًا التالية ثم اكتشاف ثلاثة عناصر جديدة ، وكان الانتصار الكبير لمندليف هو اكتشاف العناصر النبيلة خلال تسعينيات القرن التاسع عشر ، والذي أكد على صحة ترتيب مندليف .
