Uploaded by The One Garage

بحث الجدول الدوري

advertisement
‫الجدول الدوري‬
‫عبدالعزيز عبداهلل عبدالعزيز الهويمل‬
‫الجدول الدوري‬
‫هـو تـرتـيـب مـجـدول لـلـعـنـاصـر الـكـيـمـيـائـيـة‪ ,‬مـرتـبـة حـسـب عـددهـا‬
‫الـذري‪ ,‬والـتـوزيـع اإللـكـتـرونـي‪ ,‬واخلـواص الـكـيـمـيـائـيـة املـتـكـررة‪ ,‬والـذي‬
‫يُـظـهـر هـيـكـلـه اجتـاهـات دوريـة‪ .‬بـشـكـل عـام‪ ,‬تـكـون الـعـنـاصـر ف الـصـف‬
‫واح ــد )ال ــدورة( ف ـل ــزات ب ــاجت ــاه ال ـي ـس ــار‪ ,‬وال ف ـل ــزات ب ــاجت ــاه ال ـي ـم ــي‪,‬‬
‫بـحـيـث تـوضـع الـعـنـاصـر الـتـي لـهـا سـلـوكـيـات كـيـمـيـائـيـة ممـاثـلـة ف نـفـس‬
‫ال ـع ـمــود‪ .‬ت ـس ـمــى ص ـفــوف اجلــدول عــادةً بــالــدورات وت ـس ـمــى األع ـمــدة‬
‫بـاجملـمـوعـات‪ .‬ومتـتـلـك سـتـة مـجـمـوعـات أسـمـاء بـاإلضـافـة إلـى األرقـام‬
‫اخمل ـ ـص ـ ـصـ ــة‪ :‬ع ـ ـلـ ــى س ـ ـب ـ ـيـ ــل امل ـ ـثـ ــال‪ ,‬ع ـ ـنـ ــاصـ ــر اجمل ـ ـمـ ــوعـ ــة ‪ 17‬هـ ــي‬
‫الـهـالـوجـيـنـات; واجملـمـوعـة ‪ 18‬هـي الـغـازات الـنـبـيـلـة‪ .‬كـمـا أنـه يُـعـرض ف‬
‫شـكـل أربـع مـنـاطـق مـسـتـطـيـلـة بـسـيـطـة أو مـسـتـويـات فـرعـيـة مـرتـبـطـة‬
‫مبلء املدارات الذرية اخملتلفة‪.‬‬
‫مي ـك ــن اس ـت ـخ ــدام ت ـن ـظ ـي ــم اجل ــدول ال ــدوري الش ـت ـق ــاق ال ـع ــالق ــات ب ــي‬
‫خ ــواص الـ ـعـ ـن ــاص ــر اخملـ ـتـ ـلـ ـف ــة‪ ,‬وأيـ ـضً ــا اخلـ ـص ــائ ــص والـ ـسـ ـل ــوكـ ـي ــات‬
‫الـكـيـمـيـائـيـة املـتـوقـعـة لـلـعـنـاصـر غـيـر املـكـتـشـفـة أو املـركﱠـبـة حـديـثًـا‪ .‬كـان‬
‫ال ـك ـي ـم ـيــائــي الــروســي دمي ـتــري م ـنــدل ـي ـيــف أول مــن ن ـشــر جــدوالً دوريًــا‬
‫م ـع ــروفً ــا ف ع ــام ‪ ,1869‬وق ــد ت ت ـط ــوي ــره ب ـش ـك ــل أس ــاس ــي ل ـت ــوض ـي ــح‬
‫االجت ــاه ــات ال ــدوري ــة ل ـل ـع ـن ــاص ــر امل ـع ــروف ــة آن ــذاك‪ .‬ك ـم ــا ت ــوق ــع ب ـع ــض‬
‫خ ـص ــائ ــص ال ـع ـن ــاص ــر غ ـي ــر احمل ــددة ال ـت ــي ك ــان م ــن امل ـت ــوق ــع أن مت ــأل‬
‫الـفـجـوات داخـل اجلـدول‪ .‬ثـبـتـت صـحـة مـعـظـم تـوقـعـاتـه‪ .‬وقـد ت تـوسـيـع‬
‫فـكـرة مـنـدلـيـيـف بـبـطء وصـقـلـهـا مـع اكـتـشـاف أو تـولـيـف عـنـاصـر جـديـدة‬
‫أخـرى وتـطـويـر منـاذج نـظـريـة جـديـدة لـشـرح الـسـلـوك الـكـيـمـيـائـي‪ .‬يـوفـر‬
‫اجل ــدول ال ــدوري احل ــدي ــث اآلن إط ــارًا م ـف ـي ـدًا ل ـت ـح ـل ـي ــل ال ـت ـف ــاع ــالت‬
‫ال ـك ـي ـم ـي ــائ ـي ــة‪ ,‬وال ي ــزال ي ـس ـت ـخ ــدم ع ـل ــى ن ـط ــاق واس ــع ف ال ـك ـي ـم ـي ــاء‪,‬‬
‫والفيزياء النووية‪ ,‬والعلوم األخرى‪.‬‬
‫ت اك ـ ـت ـ ـشـ ــاف أو تـ ــرك ـ ـيـ ــب ج ـ ـم ـ ـيـ ــع ال ـ ـع ـ ـنـ ــاصـ ــر مـ ــن ال ـ ـعـ ــدد الـ ــذري ‪1‬‬
‫)هـيــدروجــي( إلــى ‪) 118‬أوغــانـيـســون(‪ ,‬واسـتـكـمــال الـصـفــوف الـسـبـعــة‬
‫األولـ ــى مـ ــن اجلـ ــدول الـ ــدوري‪ .‬تـ ــوجـ ــد ال ـ ـع ـ ـنـ ــاصـ ــر الـ ‪ 98‬األولـ ــى ف‬
‫الـطـبـيـعـة‪ ,‬عـلـى الـرغـم مـن أن بـعـضـهـا مـوجـود فـقـط بـكـمـيـات شـحـيـحـة‬
‫وأن الـبـعـض اآلخـر ت تـصـنـيـعـه ف اخملـتـبـرات قـبـل أن يـتـم الـعـثـور عـلـيـه‬
‫ف ال ـط ـب ـي ـع ــة‪ [ n 1 ] .‬ت ت ــرك ـي ــب ال ـع ـن ــاص ــر ‪ 99‬إل ــى ‪ 118‬ف ـق ــط ف‬
‫اخمل ـت ـب ــرات أو امل ـف ــاع ــالت ال ـن ــووي ــة‪ .‬وي ـج ــري ح ــال ـيً ــا م ـت ــاب ـع ــة جت ـم ـي ــع‬
‫الـعـنـاصـر الـتـي حتـتـوي عـلـى أعـداد ذريـة أعـلـى‪ :‬تـبـدأ هـذه الـعـنـاصـر ف‬
‫الـصـف الـثـامـن‪ ,‬وقـد اقـتـرح الـعـمـل الـنـظـري مـرشـحـي مـحـتـمـلـي لـهـذا‬
‫الـتـمـديـد‪ .‬كـمـا أُنـتـجـت الـعـديـد مـن الـنـويـدات املـشـعـة االصـطـنـاعـيـة مـن‬
‫العناصر الطبيعية ف اخملتبرات‪.‬‬
‫ال ـ ـت ـ ــرت ـ ـي ـ ــب ال ـ ـش ـ ــائ ـ ــع ل ـ ـل ـ ـج ـ ــدول ال ـ ــدوري ي ـ ـف ـ ـص ـ ــلال ـ ــالن ـ ـث ـ ــان ـ ـي ـ ــدات‬
‫)‪ (lanthanoids‬واألكـتـيـنـيـدات )‪) (actinoids‬عـنـاصـر املـسـتـوى‬
‫الـفــرعــي ‪ (f‬مــن الـعـنــاصــر األخــرى‪ .‬واجلــدول الــدوري الـعــريــض يـضــم‬
‫عـنـاصـر املـسـتـوى الـفـرعـي‪ .f-‬اجلـدول الـدوري املـمـتـد يـضـيـف الـدورة‬
‫ال ـث ــام ـن ــة وال ـت ــاس ـع ــة‪ ,‬ودم ــج ع ـن ــاص ــر امل ـس ـت ــوى ال ـف ــرع ــي‪ f -‬وإض ــاف ــة‬
‫عناصر املستوى الفرعي‪ g-‬النظرية‪.‬‬
‫فئات العناصر في الجدول الدوري‬
‫ألوان الرقم الذري تظهر حالة املادة‬
‫تبني الحدود الوجود بالطبيعية‪ :‬في الظروف القياسية )صفر درجة‬
‫مئوية و‪:(atm 1‬‬
‫مجه‬
‫ولة‬
‫الخ‬
‫صائ غاز هال‬
‫ص نبي وج‬
‫الكي ل ني‬
‫ميائي‬
‫ة‬
‫ال فلزات‬
‫مجهولة‬
‫اصطناعية‬
‫ال‬
‫فلزت‬
‫أخرى‬
‫فلزات‬
‫فلزات‬
‫إنتقالية‬
‫داخلية‬
‫شبه‬
‫فلز‬
‫فلزا فلز بعد‬
‫انتقال‬
‫ت انتقالي‬
‫ي‬
‫أكتين النثان‬
‫يدات يدات‬
‫سائلة‬
‫غازات‬
‫نظائر‬
‫فلز‬
‫قلوي‬
‫ترابي‬
‫صلبة‬
‫أولية‬
‫فلز‬
‫قلو‬
‫ي‬
‫يـحـتــوي كــل عـنـصــر كـيـمـيــائــي عـلــى عــدد ذري فــريــد ) ‪ ( Z‬ميـثــل عــدد‬
‫الـبـروتـونـات ف نـواتـهـا‪ [ n 2 ] .‬حتـتـوي مـعـظـم الـعـنـاصـر عـلـى أعـداد‬
‫م ـخ ـت ـل ـف ــة م ــن ال ـن ـي ــوت ــرون ــات م ــع اخ ـت ــالف ال ــذرات‪ ,‬وي ـش ــار إل ــى ه ــذه‬
‫الــذرات اخملـتـلـفــة بــأنـهــا نـظــائــر‪ .‬عـلــى سـبـيــل املـثــال‪ ,‬يـحـتــوي الـكــربــون‬
‫عـلـى ثـالثـة نـظـائـر مـوجـودة بـشـكـل طـبـيـعـي‪ :‬حتـتـوي جـمـيـع ذراتـهـا عـلـى‬
‫سـتـة بـروتـونـات‪ ,‬ومـعـظـمـهـا يـحـتـوي عـلـى سـتـة نـيـوتـرونـات أيـضًـا‪ ,‬ولـكـن‬
‫حــوالــي واحــد بــاملــائــة مـنـهــا يـحـتــوي عـلــى سـبـعــة نـيــوتــرونــات‪ ,‬ويـحـتــوي‬
‫جـزء صـغـيـر جـدًا عـلـى ثـمـانـيـة نـيـوتـرونـات‪ .‬ال يـتـم فـصـل الـنـظـائـر أبـدًا‬
‫ف اجلــدول الــدوري‪ .‬ي ـتــم جت ـم ـي ـع ـهــا دائ ـمًــا م ـعًــا حتــت ع ـن ـصــر واحــد‪.‬‬
‫مت ـت ـل ــك ال ـع ـن ــاص ــر ال ـت ــي ال حت ـت ــوي ع ـل ــى ن ـظ ــائ ــر م ـس ـت ـق ــرة ك ـت ــل ذري ــة‬
‫ل ـن ـظــائــرهــا األك ـثــر اس ـت ـقــرارًا‪ ,‬ح ـيــث ت ـظ ـهــر هــذه ال ـك ـتــل‪ ,‬مــدرجــة بــي‬
‫قوسي‪.‬‬
‫ف اجلـدول الـدوري الـقـيـاسـي‪ ,‬يـتـم سـرد الـعـنـاصـر بـتـرتـيـب زيـادة الـعـدد‬
‫الــذري ‪) Z‬عــدد ال ـبــروتــونــات ف نــواة الــذرة(‪ .‬ي ـبــدأ ال ـصــف اجلــديــد‬
‫)الــدورة( عـنــدمــا يـحـصــل غــالف الـتـكــافــؤ اجلــديــد عـلــى أول إلـكـتــرون‬
‫لــه‪ .‬ي ـتــم حتــديــد األع ـمــدة )اجمل ـمــوعــات( ح ـســب ال ـتــوزيــع اإلل ـك ـتــرونــي‬
‫لـلـذرة; الـعـنـاصـر الـتـي لـهـا نـفـس عـدد اإللـكـتـرونـات ف مـسـتـوى فـرعـي‬
‫م ـ ـعـ ــي ت ـ ـقـ ــع ف ن ـ ـفـ ــس األع ـ ـمـ ــدة )ع ـ ـلـ ــى س ـ ـب ـ ـيـ ــل امل ـ ـثـ ــال األك ـ ـس ـ ـجـ ــي‬
‫وال ـس ـي ـل ـي ـن ـي ــوم ف ن ـف ــس ال ـع ـم ــود ألن ك ــاله ـم ــا ي ـح ـت ــوي ــان ع ـل ــى أرب ـع ــة‬
‫إل ـك ـتــرونــات ف اجلــزء اخلــارجــي مــن امل ـس ـتــوى ال ـفــرعــي ‪ .( p‬وت ـنــدرج‬
‫الـعـنـاصـر الـتـي لـهـا خـصـائـص كـيـمـيـائـيـة ممـاثـلـة ف نـفـس اجملـمـوعـة ف‬
‫اجلــدول الــدوري ع ـمــومًــا‪ ,‬ع ـلــى الــرغــم مــن أن ال ـع ـنــاصــر املــوجــودة ف‬
‫الــدورة ن ـف ـس ـهــا‪ ,‬ف امل ـس ـتــوى ال ـفــرعــي ‪ , f‬حت ـظــى أي ـضًــا ب ـخ ـصــائــص‬
‫مـتـشـابـهـة‪ .‬وبـالتـالـي‪ ,‬مـن الـسـهـل نـسـبـيًـا الـتـنـبـؤ بـاخلـصـائـص الـكـيـمـيـائـيـة‬
‫لعنصر ما إذا عرف املرء خصائص العناصر احمليطة به‪.‬‬
‫اع ـت ـبــارًا مــن عــام ‪ ,2016‬ي ـح ـتــوي اجلــدول الــدوري ع ـلــى ‪ 118‬ع ـن ـصــر‬
‫مــؤكــد‪ ,‬مــن ال ـع ـن ـصــر ‪) 1‬ال ـه ـيــدروجــي( إلــى ‪) 118‬أوغــان ـي ـســون(‪ .‬أكــد‬
‫االحتـاد الـدولـي لـلـكـيـمـيـاء الـبـحـتـة والـتـطـبـيـقـيـة )‪ (IUPAC‬الـعـنـاصـر‬
‫األحـ ــدث اك ـ ـت ـ ـشـ ــافًـ ــا ‪ ,113‬و‪ ,115‬و‪ ,117‬و‪ ,118‬رس ـ ـم ـ ـيًـ ــا ف دي ـ ـس ـ ـم ـ ـبـ ــر‬
‫‪ .2015‬وأعـلـن االحتـاد الـدولـي لـلـكـيـمـيـاء الـبـحـتـة والـتـطـبـيـقـيـة أسـمـاءهـم‬
‫املقترحة‪ ,‬نيهونيوم ) ‪ ,( N h‬موسكوفيوم ) ‪ ,( M c‬تينيسي ) ‪,( T s‬‬
‫أوغـانـيـسـون )‪ (Og‬عـلـى الـتـوالـي‪ ,‬ف يـونـيـو ‪ 2016‬وأصـبـحـت رسـمـيـة‬
‫ف نوفمبر ‪.2016‬‬
‫تـوجـد الـعـنـاصـر الـ ‪ 94‬األولـى بـشـكـلٍ طـبـيـعـي‪ .‬وتـوجـد الـعـنـاصـر الـ ‪24‬‬
‫املـتـبـقـيـة‪ ,‬والـعـنـاصـر مـن األمـريـسـيـوم حـتـى األوغـانـيـسـون )‪,(118-95‬‬
‫ف ـقــط ع ـنــد تــول ـي ـف ـهــا ف اخمل ـت ـبــرات‪ .‬يــوجــد ‪ 83‬ع ـن ـص ـرًا اب ـتــدائ ـيًــا مــن‬
‫ال ـع ـنــاصــر الـ ‪ 94‬امل ـتــواجــدة ط ـب ـي ـع ـيًــا‪ ,‬و ‪ 11‬حتــدث ف ـقــط ف ســالســل‬
‫اض ـم ـح ــالل ل ـل ـع ـن ــاص ــر ال ـب ــدائ ـي ــة‪ .‬ل ــم ي ــالح ــظ أي ع ـن ـص ــر أث ـق ــل م ــن‬
‫أيـنـشـتــايـنـيــوم )الـعـنـصــر ‪ (99‬عـلــى اإلطــالق ف الـكـمـيــات الـعـيــانـيــة ف‬
‫ش ـك ـلــه ال ـن ـقــي‪ ,‬وال ع ـن ـصــر األس ـتــاتــي )ال ـع ـن ـصــر ‪ ;(85‬وصُ ـوِر ع ـن ـصــر‬
‫الـفـرانـسـيـوم )الـعـنـصـر ‪ (87‬فـقـط ف صـورة ضـوء يـنـبـعـث مـن الـكـمـيـات‬
‫اجملهرية )‪ 300,000‬ذرة(‪.‬‬
‫اجملموعة‬
‫هـي الـعـمـود الـرأسـي ف اجلـدول الـدوري لـلـعـنـاصـر‪ .‬يـوجـد ف‬
‫اجل ــدول ‪ 18‬مـ ـجـ ـم ــوع ــة ف اجل ــدول ال ــدوري الـ ـقـ ـي ــاس ــي‪ .‬الـ ـعـ ـن ــاص ــر‬
‫املوجودة ف كل مجموعة لها نفس تركيب غالف التكافؤ‬
‫مـن حـيـث عـدد اإللـكـتـرونـات‪ ,‬وهـذا يـعـطـي لـهـذه الـعـنـاصـر تـشـابـهـا ف‬
‫اخلواص‪.‬‬
‫كـمـا ان اجلـدول ميـتـاز بـدقـة تـرتـيـب الـعـنـاصـر الـكـيـمـيـائـيـة اذ انـنـا كـلـمـا‬
‫انـتـقـلـنــا مــن سـطــر إلــى اخــر يــزيــد عــدد الـطـبـقــات وكـلـمــا انـتـقـلـنــا مــن‬
‫عمود إلى اخر يزيد عدد االلكترونات ف الطبقة اخلارجية ‪.‬‬
‫أرقام اجملموعات‬
‫هـنــاك ثــالثــة أنـظـمــة لـتــرقـيــم اجملـمــوعــات ‪ :‬األول بــاسـتـخــدام األرقــام‬
‫ال ـعــرب ـيــة‪ ,‬وال ـثــانــي بــاس ـت ـخــدام األرقــام الــرومــان ـيــة‪ ,‬وال ـثــالــث مــزج بــي‬
‫األرق ــام ال ــروم ــان ـي ــة واحل ــروف ال ــالت ـي ـن ـي ــة‪ .‬وق ــد ت اخ ـت ـي ــار ال ـت ــرق ـي ــم‬
‫الـعـربـي مـن قـبـل االحتـاد الـدولـي لـلـكـيـمـيـاء والـكـيـمـيـاء الـتـطـبـيـقـيـة‪ .‬وقـد‬
‫ت تطوير هذا النظام املقترح من ‪ I U P A C‬ليحل محل األرقام‬
‫الـرومـانـيـة حـيـث أنـهـا قـد تـسـبـب االلـتـبـاس نـظـرا ألنـهـا تـسـتـخـدم نـفـس‬
‫األسماء ملعان مختلفة‪.‬‬
‫تاريخ الجدول الدوري‬
‫كـان أرسـطـو عـام ‪ 330‬ق‪.‬م يـعـتـبـر الـعـنـاصـر أربـعـة هـي األرض‬
‫وال ـهــواء وال ـنــار واملــاء‪ .‬وف عــام ‪ 1770‬ص ـنــف الفــوازي ـيــه ‪ 33‬ع ـن ـصــر‪.‬‬
‫وف ــرق ب ــي الـ ـفـ ـل ــزات )املـ ـع ــادن( وال ــالفـ ـل ــزات‪ .‬وف ع ــام ‪ 1828‬صـ ـن ــع‬
‫جـدوال لـلـعـنـاصـر وأوزانـهـا الـذريـة ووضـع لـلـعـنـاصـر رمـوزهـا الـكـيـمـيـائـيـة‪.‬‬
‫وف عـام ‪ 1829‬وضـع دوبـريـنـر ثـالثـة جـداول بـهـا ثـالثـة مـجـمـوعـات كـل‬
‫مـجـمـوعـة تـضـم ‪ 3‬عـنـاصـر مـتـشـابـهـة اخلـواص‪ .‬اجملـمـوعـة األولـى تـضـم‬
‫ال ـل ـي ـث ـي ــوم وال ـص ــودي ــوم وال ـب ــوت ــاس ـي ــوم وال ـث ــان ـي ــة ت ـض ــم ال ـك ــال ـس ـي ــوم‬
‫واإلسـتـرونـشـيـوم والـبـاريـوم‪ .‬والـثـالـثـة تـضـم الـكـلـوريـن والـبـرومـي والـيـود‪.‬‬
‫وف عـام ‪ 1864‬رتـب جـون نـيـوالنـدز )‪ 60 (John Newlands‬عـنـصـرا‬
‫حـسـب األوزان الـذريـة ووجـد تـشـابـهـا مـا بـي الـعـنـصـر األول والـعـنـصر‬
‫الـتــاســع والـعـنـصــر الـثــانــي والـعـنـصــر الـعــاشــر إلــى آخــره مــن الـتــرتـيــب‪.‬‬
‫فـاقـتـرح قـانـون اوكـتـاف ‪.'the 'Law of Octaves‬وكـان دميـتـري مـنـدلـيـف‬
‫‪ - Dmitri Mendeleev‬عــالــم كـيـمـيــائــي روســي ولــد مبــديـنــة تــوبــولـيـســك‬
‫بـسـيـبـيـريـا عـام ‪ - 1834‬عـرف بـأنـه أبـو اجلـدول الـدوري لـلـعـنـاصـر ‪the‬‬
‫‪ .periodic table of the elements‬وهذا اجلدول له أهميته لدراسة‬
‫الـكـيـمـيـاء وفـهـم وتـبـسـيـط الـتـفـاعـالت الـكـيـمـيـائـيـة حـتـى املـعـقـدة مـنـهـا‪.‬‬
‫ولـم يـكـن مـنـدلـيـف قـد رتـب اجلـدول الـدوري لـلـعـنـاصـر فـقـط‪ ,‬بـل كـتـب‬
‫مـجـلـديـن بـعـنـوان مـبـادئ الـكـيـمـيـاء ‪ .Principles of Chemistry‬مـات ف‬
‫‪ 20‬يناير ‪.1907‬‬
‫ت اقـتـراح اجلـدول الـدوري األصـلـي بـدون مـعـرفـة الـتـركـيـب الـداخـلـي‬
‫لـلــذرات‪ ,‬فـلــو ت تــرتـيــب الـعـنــاصــر طـبـقــا لـلـكـتـلــة الــذريــة‪ ,‬ثــم ت وضــع‬
‫اخلـواص األخـرى فـيـمـكـن مـالحـظـة الـتـكـراريـة الـتـي حتـدث لـلـخـواص‬
‫عـنـد متـثـيـلـهـا مـقـابـل الـكـتـلـة الـذريـة‪ .‬أول مـن أدرك تـلـك الـتـكـراريـة هـو‬
‫الـكـيـمـيــائــي األملــانــي جــوهــان فــولـفـجــان دوبــريـنـيــر والــذي الحــظ عــام‬
‫‪ 1829‬وجود ثالثيات من العناصر تتقارب ف صفاتها‪.‬‬
‫بعض الثالثيات‬
‫الكتلة الذرية العنصر‬
‫الكثافة‬
‫كلور‬
‫‪35.5 g/cm3 0.00156‬‬
‫بروم‬
‫‪79.9 g/cm3 0.00312‬‬
‫يود‬
‫‪126.9 g/cm3 0.00495‬‬
‫‪g/cm3 1.55‬‬
‫‪g/cm3 2.6‬‬
‫‪g/cm3 3.5‬‬
‫‪40.1‬‬
‫‪87.6‬‬
‫‪137‬‬
‫كالسيوم‬
‫سترانشيوم‬
‫باريوم‬
‫وبعد ذلك الحظ الكيميائي اإلجنليزي جون أليكساندر ريينـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ــا‬
‫ن ـيــوالنــدز عــام ‪ ,1865‬أن ال ـع ـنــاصــر ذات اخلــواص امل ـت ـشــاب ـهــة ت ـت ـكــرر‬
‫بــدوريــة م ـقــدارهــا ‪ 8‬ع ـنــاصــر‪ ,‬م ـثــل ث ـمــان ـيــات ال ـس ـلــم املــوس ـي ـقــي‪ ,‬وقــد‬
‫القـى هـذا االقـتـراح ثـمـانـيـات نـيـوالنـد سـخـريـة مـن مـعـاصـريـه‪ .‬وأخـيـرا‬
‫ف عـام ‪ , 1869‬قـام األملـانـي يـولـيـوس لـوثـر مـايـر والـكـيـمـيـائـي الـروسـي‬
‫دميـتـري إيـفـانـوفـيـتـش مـيـنـدلـيـف تـقـريـبـا ف نـفـس الـوقـت بـتـطـويـر أول‬
‫جدول دوري‪ ,‬بترتيب العناصر طبقا للكتلة‪ .‬وقد قام مندليف‬
‫بـتـغـيـيـر وضـع مـكـان بـعـض الـعـنـاصـر نـظـرا ألن مـكـانـهـا اجلـديـد يـتـمـاشـى‬
‫بـصـورة أفـضـل مـع الـعـنـاصـر اجلـديـدة اجملـاورة لـهـا‪ ,‬وقـد ت تـصـحـيـح‬
‫بـعــض األخـطــاء ف وضــع بـعــض الـعـنــاصــر طـبـقــا لـقـيــم الـكـتــل الــذريــة‪,‬‬
‫وتــوقــع أمــاكــن وجــود بـعــض الـعـنــاصــر الـتــي لــم تـكـتـشــف بـعــد‪ .‬وقــد ت‬
‫إثـ ـب ــات صـ ـح ــة ج ــدول مـ ـن ــدلـ ـي ــف الحـ ـق ــا بـ ـع ــد اكـ ـتـ ـش ــاف الـ ـت ــركـ ـي ــب‬
‫اإللكتروني ف القرن ‪ ,19‬القرن ‪.20‬‬
‫ف ع ــام ‪ 1940‬ق ــام جـ ـل ــي ت ــى سـ ـيـ ـب ــورج بـ ـت ــوضـ ـي ــح بـ ـع ــد‪-‬ي ــورانـ ـي ــوم‬
‫الـالنـثـيـنـيـدات واألكـتـيـنـيـدات والـتـي ميـكـن أن تـوضـع ضـمـن اجلـدول أو‬
‫أسفله )كما موضح باألعلى(‪.‬‬
‫جدول مندليف‬
‫ك ــان مـ ـن ــدلـ ـي ــف ق ــد ح ــاول تـ ـصـ ـنـ ـي ــف الـ ـعـ ـن ــاص ــر م ــن خ ــالل‬
‫مــالح ـظــاتــه ان ب ـعــض ال ـع ـنــاصــر ل ـهــا خــاص ـيــة ك ـي ـم ـيــائ ـيــة وف ـيــزيــائ ـيــة‬
‫مـتـشـابـهـة‪ .‬وهـذا الـتـشـابـه اعـتـبـره مـندلـيـف املـفـتـاح لـلـكـشـف عـن الـنـمـاذج‬
‫اخلـفـيـة ف الـعـنـاصـر‪ .‬فـبـدأ بـكـتـابـة بـطـاقـات عـلـيـهـا الـعـنـاصـر واحلـقـائـق‬
‫الـثـابـتـة واملـعـروفـة عـنـهـا‪ .‬وجـعـل لـكـل عـنـصـر بـطـاقـة دون عـلـيـهـا درجـة‬
‫االن ـص ـهــار وال ـك ـثــافــة وال ـلــون والــوزن الــذري لــذرة كــل ع ـن ـصــر وال ـقــوة‬
‫الـتـرابـطـيـة لـه‪ .‬وعـدد الـروابـط الـتـي يـسـتـطـيـع الـعـنـصـر تـكـويـنـهـا‪ .‬وملـا‬
‫فــرغ م ـنــدل ـيــف مــن تــدويــن ال ـب ـطــاقــات حــاول ت ـص ـن ـي ـف ـهــا ب ـعــدة طــرق‪.‬‬
‫وأخـيـرا الحـظ أن ثـمـة منـاذج بـدت لـه مـن خـالل تـرتـيـب هـذه الـعـنـاصـر‬
‫حسب الزيادة ف الكتلة الذرية ‪ a t o m i c m a s s‬أو الوزن الذري‪.‬‬
‫فالحظ أن القوة الترابطية ‪ t h e b o n d i n g p o w e r‬للعناصر من‬
‫ال ـل ـي ـث ـيــوم ‪ lithium‬ح ـتــى ال ـف ـلــوريــن ‪ uorine‬ت ـغ ـيــرت ب ـطــري ـقــة مــرت ـبــة‪.‬‬
‫فـمـثـال بـعـد الـفـلـوريـن ‪ uorine‬جنـد الـعـنـصـر األثـقـل الـصـوديـوم الـذي‬
‫لــه ن ـفــس ال ـقــوة ال ـتــراب ـط ـيــة كــال ـل ـي ـث ـيــوم‪ .‬ل ـهــذا رتــب م ـنــدل ـيــف ب ـطــاقــة‬
‫الـصـوديـوم حتـت بـطـاقـة الـلـيـثـيـوم‪ .‬وهـذا مـعـنـاه ف جـدول مـنـدلـيـف أن‬
‫الـعـنـصـر لـه نـفـس اخلـاصـيـة كـالـعـنـصـر الـذي فـوقـه أو الـعـنـصـر الـذي‬
‫حتـتـه‪ .‬ورغـم هـذا لـم يـكـن جـدول مـنـدلـيـف كـامـال أو دقـيـقـا‪ .‬ألن تـرتـيـب‬
‫الـعـنـاصـر بـه حـسـب تـزايـد الـكـتـلـة)الـوزن( الـذريـة ‪ atomic mass‬لـكـل‬
‫عـنـصـر‪ ,‬خـلـف ‪ 3‬فـراغـات بـجـدولـه ووقـال مـنـدلـيـف أن هـذه الـفـراغـات‬
‫س ـت ـمــآل ب ـع ـنــاصــر لــم ت ـك ـت ـشــف ب ـعــد‪ .‬ومــن خــالل مــوق ـع ـهــا ف جــدولــه‬
‫اس ـت ـط ــاع أن ي ـب ــي خ ــواص ـه ــا‪ .‬ون ـش ــر ج ــدول م ـن ــدل ـي ــف ع ــام ‪1869‬م‪.‬‬
‫ومعنى كلمة دوري " ‪ " p e r i o d i c‬أن أمناطا من خواص العناصر‬
‫مـتـكـررة ف كـل صـف‪ .‬وبـعـد ‪ 16‬سـنـة مـن نـشـر جـدول مـنـدلـيـف اسـتـطـاع‬
‫الـكـيـمـيــائـيــون اكـتـشــاف الـعـنــاصــر الـثــالثــة املـفـقــودة مــن اجلــدول وهــي‬
‫اس ـكــان ـيــديــوم ‪ s c a n d i u m‬وجــال ـيــوم ‪ g a l l i u m‬وجــرمــان ـيــوم‬
‫‪ . g e r m a n i u m‬وكـانـت خـواصـهـا تـشـبـه مـا ذكـره مـنـدلـيـف عـنـهـا‪.‬‬
‫فــاجلــدول الــدوري جنــده جــدوال ل ـل ـع ـنــاصــر ال ـك ـي ـمــاويــة مــرت ـبــة ل ـت ـبــي‬
‫خـواصـهـا الـكـيـمـائـيـة والـفـيـزيـائـيـة‪ .‬غـيـر أن عـنـاصـر كـالـكـلـوريـن واحلـديـد‬
‫والـنـحـاس مـواد كـيـمـاويـة أسـاسـيـة ال تـتـكـسـر بـالـتـفـاعـالت الـكـيـمـاويـة‪.‬‬
‫عـكـس املـركـبـات الـكـيـمـاويـة الـتـي تـتـكـون مـن عـدة عـنـاصـر‪ .‬فـاجلـدول‬
‫الــدوري وس ـي ـلــة ل ـتــرت ـيــب ال ـع ـنــاصــر امل ـعــروفــة ح ـتــى ال ـع ـنــاصــر ال ـتــي لــم‬
‫ت ـك ـت ـشــف ب ـعــد‪ .‬ح ـق ـي ـقــة ال ـع ـنــاصــر امل ـت ـشــاب ـهــة ف اخلــواص تــوضــع ف‬
‫ن ـفــس اجمل ـمــوعــة بــاجلــدول الــدوري‪ .‬ل ـكــن ل ـعــدة س ـنــوات لــم ي ـحــل ل ـغــز‬
‫هذا التشابه ف هذا السلوك الصفاتي‪.‬‬
‫‪fl‬‬
‫‪fl‬‬
‫النظرية الذرية‬
‫حـتـى نـهـايـة الـقـرن ‪ 19‬كـانـت الـذرة تـعـتـبـر كـكـرة صـلـبـة صـغـيـرة‪.‬‬
‫ع ـنــدمــا اك ـت ـشــف طــوم ـســون اإلل ـك ـتــرون عــام ‪.1897‬ف ـل ـقــد كــان ال ـع ـل ـمــاء‬
‫يـعـرفـون أن الـتـيـار الـكـهـربـائـي لـو مـر ف أنـبـوبـة مـفـرغـة‪ ,‬فـيـمـكـن رؤيـة‬
‫تـيـارا عـلـى هـيـئـة مـادة مـتـوهـجـة‪ .‬ولـم يـكـن يـعـرف لـهـا تـفـسـيـرا‪ .‬فـالحـظ‬
‫طـومـسـون أن الـتـيـار املـتـوهـج الـغـامـض يـتـجـه لـلـوح الـكـهـربـائـي املـوجـب‪.‬‬
‫فــوجــد أن ال ـت ـيــار امل ـتــوهــج م ـكــون مــن ج ـس ـي ـمــات ص ـغ ـيــرة وأجــزاء مــن‬
‫الــذرات حتـمــل شـحـنــات ســالـبــة سـمـيــت بــاإللـكـتــرونــات‪ .‬وقــال ايــوجــي‬
‫جــولــدش ـتــي عــام ‪ 1886‬أن الــذرات ب ـهــا ش ـح ـنــات مــوج ـبــة‪ .‬وف س ـنــة‬
‫‪ 1911‬كــانــت الـنـظــريــة الــذريــة لــرذرفــورد‪ ,‬عـنــدمــا قــال أن الــذرة تـتـكــون‬
‫مـن قـلـب مـكـثـف لـه شـحـنـة مـوجـبـة مـن الـبـروتـونـات ‪ protons‬حـولـه‬
‫طــوق مــن اإلل ـك ـتــرونــات ال ـســال ـبــة تــدور حــول ال ـنــواة‪ .‬وف س ـنــة ‪1932‬‬
‫اكـتـشـف جـيـمـس كـادويـك نـوعـا ثـالـثـا مـن جـسـيـمـات الـذرة أطـلـق عـلـيـه‬
‫نـيـتــرونــات‪ .Neutrons .‬وأن الـنـيـتــرونــات تـقـلــل تـنــافــر الـبــروتــونــات‬
‫املتشابهة ف الشحنة الكهربائية بالنواة املـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ــتماسكة‪ .‬والنترونات‬
‫حـجـمـهـا نـفـس حـجـم الـبـروتـونـات بـالـنـواة‪ .‬والحتـمـل شـحـنـات كـهـربـائـيـة‬
‫ألنـ ـه ــا مـ ـتـ ـع ــادل ــة الـ ـشـ ـحـ ـن ــات‪ .‬وال ــذرة مـ ـتـ ـع ــادل ــة الـ ـشـ ـحـ ـن ــة ألن ع ــدد‬
‫البروتونات املوجبة يعادل عدد اإللكترونات السالبة داخلها‪ .‬وأصغـر‬
‫ذرة ه ـ ــي ذرة ال ـ ـه ـ ـي ـ ــدروج ـ ــي‪ .‬وم ـ ـع ـ ـظ ـ ــم ال ـ ـف ـ ــراغ ب ـ ــال ـ ــذرة ف ـ ــارغ‪ .‬ألن‬
‫اإللـكـتـرونـات تـدور ف مـدارات بـعـيـدة نـسـبـيـاً مـن الـنـواة‪ .‬وكـل عـنـصـر‬
‫مـن الـعـنـاصـر اخملـتـلـفـة تـتـمـيـز عـن غـيـرهـا مـن الـعـنـاصـر بـعـدد ثـابـت مـن‬
‫ال ـبــروتــونــات‪ .‬ول ـكــل ذرة ع ـن ـص ـرٍ مــا‪ ,‬وزن ـهــا الــذري الــذي ي ـتــم ت ـع ـي ـي ـنــه‬
‫حـسـب عـدد الـبـروتـونـات والـنـيـتـرونـات ف نـواتـهـا‪ .‬ويـجـب أن نـعـرف أن‬
‫ح ـج ــم ال ــذرة ض ـئ ـي ــل ج ــدا‪ .‬ف ــذرة ال ـه ـي ــدروج ــي ق ـط ــره ــا )‪x 10 – 5‬‬
‫‪ .(8 mm‬فـلـو وضـعـنـا ‪ 20‬مـلـيـون ذرة هـيـدروجـي لـتـشـكـل خـطـاً طـولـه‬
‫واحـد مـلـلـيـمـتـر‪ .‬وذرة الـهـيـدروجـي تـتـكـون مـن بـروتـون واحـد والـكـتـرون‬
‫واحـد‪ .‬وذرة الـهـيـلـيـوم بـهـا ‪ 2‬بـروتـون يـدور حـولـهـا ‪ 2‬الـكـتـرون‪ .‬وبـصـفـة‬
‫عـامـة جنـد أن كـل ذرة لـهـا قـلـب يـسـمـى الـنـواة ‪ a nucleus‬الـتـي تـشـكـل‬
‫ك ـت ـلــة الــذرة ت ـقــري ـبــا‪ ,‬إال أن ـهــا ت ـش ـغــل ح ـيــزا ص ـغ ـيــرا مــن ح ـجــم الــذرة‬
‫نـفـسـهـا‪ .‬ألن مـعـظـم الـذرة فـراغ حـول الـنـواة‪ .‬وبـالـنـواة يـوجـد جـسـيـمـات‬
‫أصـغـر هـي الـبـروتـونـات ‪ p r o t o n s‬مـوجـبـة الـشـحـنـات والـنـتـرونـات‬
‫‪ neutrons‬مـتـعـادلـة الـشـحـنـات‪ .‬ويـدور بـالـفـراغ حـول الـنـواة جـسـيـمـات‬
‫خفيفة جدا تسمى اإللكترونات ‪ . e l e c t r o n s‬وكل عنصر بذرته‬
‫عــدد ثــابــت وم ـت ـشــابــه مــن ال ـبــروتــونــات بــال ـنــواة‪ .‬ف ـع ـن ـصــر األك ـس ـجــي‬
‫بـنـواتـه ‪ 8‬بـروتـونـات‪ .‬والـنـيـتـرونـات ال حتـمـل شـحـنـات كـهـربـائـيـة‪ .‬ولـيـس‬
‫بـالـضـرورة ذرة كـل عـنـصـر أن حتـمـل عـددا ثـابـتـا مـن الـنـيـتـرونـات‪ .‬فـلـو‬
‫ذرات عـنـصـرٍ مــا حتـمــل عــدداً مـخـتـلـفــا مــن الـنـيـتــرونــات يـطـلــق عـلـيـهــا‬
‫ن ـظــائــر م ـش ـعــة ‪ i s o t o p e s‬مــن ال ـع ـن ـصــر الــواحــد‪ .‬واإلل ـك ـتــرونــات‬
‫ج ـس ـي ـمــات س ـل ـب ـيــة ال ـك ـهــربــائ ـيــة تــدور ف ال ـفــراغ حــول ال ـنــواة‪ .‬وك ـت ـلــة‬
‫اإللـكـتـرون تـعـادل ‪ 1/2000‬كـتـلـة الـبـروتـون أو الـنـيـتـرون‪ .‬كـتـلـة نـيـتـرون‬
‫واحــد ت ـعــادل ك ـت ـلــة بــروتــون وال ـك ـتــرون م ـعــا‪ ,‬وال ـت ـفــاعــل أو االحتــاد بــي‬
‫ذرات ال ـع ـنــاصــر ت ـتــم بــي تــرابــط اإلل ـك ـتــرونــات ل ـت ـكــويــن اجلــزي ـئــات أو‬
‫املـركـبـات الـكـيـمـيـائـيـة‪ .‬لـهـذا جنـد الـعـدد الـذري لـكـل ذرة يـدل عـلـى عـدد‬
‫ال ـبــروتــونــات ب ـنــواة ذرة ال ـع ـن ـصــر‪ .‬فــاألك ـس ـجــي عــدده الــذري ‪ .8‬وهــذا‬
‫م ـع ـن ــاه أن ذرة األك ـس ـج ــي ت ـت ـك ــون م ــن ‪ 8‬ب ــروت ــون ــات وال ــرق ــم ال ــذري‬
‫ل ـل ـن ـح ــاس ‪ 29‬وه ــذا م ـع ـن ــاه أن ذرة ع ـن ـص ــر ال ـن ـح ــاس ن ــوات ـه ــا ب ـه ــا ‪29‬‬
‫بـروتـون‪ .‬وكـتـلـة الـذرة جنـدهـا مـجـمـوع عـدد الـبـروتـونـات والـنـيـتـرونـات‬
‫بـالـنـواة‪ .‬ألن ‪ %99.99‬مـن كـتـلـة الـذرة ف الـنـواة‪ .‬فـأمـكـن الـتـعـرف مـن‬
‫خـالل الـتـعـرف عـلـى مـكـونـات الـذرة عـلـى تـفـسـيـرات لـلـنـمـاذج املـتـكـررة‬
‫بــاجلــدول الــدوري‪ .‬فــوجــد الـعـلـمــاء أن الـعـنــاصــر ف مـجـمــوعــة واحــدة‬
‫مـن اجلـدول متـتـلـك نـفـس الـعـدد مـن اإللـكـتـرونـات اخلـارجـيـة مبـدارات‬
‫الـذرة‪ .‬وكـانـت اجلـسـيـمـات لـم تـكـن قـد اكـتـشـفـت عـنـدمـا وضـع الـعـلـمـاء‬
‫اجلـداول الـدوريـة األولـيـة‪ .‬وحـديـثـنـا الـسـابـق كـان حـول الـذرة املـتـعـادلة‬
‫ال ـش ـح ـنــات ك ـهــربــائ ـيــا‪ .‬ل ـكــن ف احل ـق ـي ـقــة الــذرات مي ـك ـن ـهــا ف ـقــدان أو‬
‫اكـتـسـاب الـكـتـرونـات سـالـبـة‪ .‬لـكـن عـدد الـبـروتـونـات ال تـتـغـيـر بـالـنـواة‪.‬‬
‫فـلـو اكـتـسـبـت الـذرة الـكـتـرونـات تـصـبـح الـذرة سـالـبـة الـشـحـنـة ألن عـدد‬
‫اإللـكـتــرونــات تــزيــد عـلــى عــدد الـبــروتــونــات بــالـنــواة‪ ,‬ولــو فـقــدت الــذرة‬
‫الـكـتـرونـات تـصـبـح الـذرة مـوجـبـة الـشـحـنـة ألن عـدد الـبـروتـونـات بـالـنـواة‬
‫يــزيــد ع ـلــى عــدد اإلل ـك ـتــرونــات‪ .‬وكــل ذرة ل ـهــا ش ـح ـنــة ت ـس ـمــى ايــون ‪a n‬‬
‫‪ ion‬فـالـهـيـدروجـي املـوجـب الـشـحـنـة يـسـمـى ايـون الـهـيـدروجـي املـوجـب‬
‫وتـوضـع فـوق رمـزه عـالمـة )‪ (+‬ويـكـتـب هـكـذا ‪ + H‬ولـو كـان أيـون ذرة‬
‫ال ـه ـيــدروجــي ســالــب ال ـش ـح ـنــة ي ـك ـتــب ه ـكــذا ) ‪ (- H‬ولــو كــانــت الــذرة‬
‫م ـت ـعــادلــة ت ـك ـتــب بــدون عــالمــة)‪ +‬أو ‪ (-‬وت ـك ـتــب الــذرة ه ـكــذا)‪ .(H‬وف‬
‫احلــاالت ال ـثــالثــة ل ـلــذرة جنــد أن ال ـعــدد الــذري والــوزن الــذري ثــابــت‪.‬‬
‫وف النظائر ‪ i s o t o p e s‬للعنصر جند أن عدد النيترونات تتغير‬
‫حـسـب نـظـيـر الـعـنـصـر‪ .‬لـهـذا جنـد أن نـظـيـر الـعـنـصـر يـتـغـيـر ف الـوزن‬
‫الــذري الــذي هــو م ـج ـمــوع عــدد ال ـبــروتــونــات وال ـن ـي ـتــرونــات‪ ,‬ول ـيــس ف‬
‫ال ـعــدد الــذري الــذي هــو عــدد ال ـبــروتــونــات‪ .‬فــال ـن ـظ ـيــر ل ـع ـن ـصــر جنــده‬
‫ث ــاب ــت ف ال ـع ــدد ال ــذري وم ـخ ـت ـل ــف ف ال ــوزن ال ــذري‪ .‬ف ــال ـه ـي ــدروج ــي‬
‫عـدده الـذري ‪ 1‬ووزنـه الـذري ‪ 1‬والـديـتـري ‪ D e u t e r i u m‬نـظـيـر‬
‫الهيدروجي جند عدده الذري ‪ 1‬ووزنه الذري ‪2‬‬
‫الجداول الحديثة‬
‫حتـمـل نـفـس املـعـلـومـات الـتـي وضـعـهـا مـنـدلـيـف ف جـدولـه‪ .‬فـفـي‬
‫هــذه اجلــداول احلــديـثــة وضـعــت الـعـنــاصــر الـتــي تـتـشــابــه ف خــواصــها‬
‫عـلـى شـكـل أعـمـدة طـولـيـة يـطـلـق عـلـيـهـا مـجـمـوعـات ‪ g r o u p s‬أو‬
‫عائالت ‪ . f a m i l i e s‬وعددها ‪ 18‬مجموعة‪ .‬فاجملموعة ‪ 1‬باجلدول‬
‫تـ ـض ــم مـ ـع ــادن لـ ـيـ ـن ــة كـ ـلـ ـه ــا تـ ـتـ ـف ــاع ــل م ــع امل ــاء بـ ـش ــدة لـ ـتـ ـعـ ـط ــي غ ــاز‬
‫الـهـيـدروجـي‪ .‬لـهـذا جنـد الـعـنـاصـر ف اجلـدول الـدوري احلـديـث مـرتـبـة‬
‫مــن الـيـســار لـلـيـمــي ومــن أعـلــى ألسـفــل ف نـظــام تــزايــد الـعــدد الــذري‬
‫لـلـعـنـاصـر )الـعـدد الـذري هـو عـدد الـبـروتـونـات ف نـواة الـذرة(‪ .‬ويـوجـد‬
‫ب ــاجل ــدول أكـ ـث ــر م ــن ‪ 92‬عـ ـنـ ـص ــرا طـ ـبـ ـيـ ـعـ ـي ــا ف ــوق األرض وعـ ـن ــاص ــر‬
‫صـنــاعـيــة ابـتـكــرت‪ .‬وهــذه الـعـنــاصــر املـضــافــة أعــدادهــا الــذريــة األكـبــر‬
‫بــاجلــدول‪ .‬ألنـهــا حـضــرت مــن خــالل الـتـجــارب والـتـفــاعــالت الـنــوويــة‪.‬‬
‫وأحـ ــدث ع ـ ـن ـ ـصـ ــر ح ـ ـضـ ــر‪ ,‬بـ ــه ‪ 116‬بـ ــروتـ ــون ف نـ ــواة كـ ــل ذرة‪ .‬هـ ــذه‬
‫ال ـع ـن ــاص ــر ال ـص ـن ــاع ـي ــة ل ــم ي ـط ـل ــق ع ـل ـي ـه ــا أس ـم ــاء رس ـم ـي ــة ح ـت ــى اآلن‪.‬‬
‫فـالـنـظـام املـتـبـع‪ ,‬الـتـرتـيـب حـسـب الـعـدد الـذري لـلـعـنـاصـر‪ .‬لـكـن الـتـرتـيـب‬
‫الـعـمـودي الـذي يـسـمـى بـاجملـمـوعـات رتـب حـسـب اخلـواص الـكـيـمـاويـة‬
‫واخل ــواص ال ـط ـب ـي ـع ـي ــة ل ـل ـع ـن ــاص ــر‪ ,‬وع ــدد اإلل ـك ـت ــرون ــات ف امل ــدارات‬
‫اخل ــارج ـي ــة ح ــول ال ـن ــواة ال ـع ـن ـص ــر‪ .‬ووض ــع ال ـع ـن ــاص ــر ف م ـج ـم ــوع ــات‬
‫بـاجلـدول الـدوري لـم تـكـن واضـحـة املـعـالـم‪ .‬فـبـعـض الـعـلـمـاء لـم يـوافـقـوا‬
‫عـلـى اخـتـالفـات بـسـيـطـة مـن بـيـنـهـا الـهـيـدروجـي ‪ Hydrogen‬والـهـلـيـوم‬
‫‪ .Helium‬فــالـهـيـلـيــوم ‪ He‬غــاز خــامــل ال يـتـفــاعــل مــع بـقـيــة الـعـنــاصــر‪.‬‬
‫وقـد وضـع ف اجملـمـوعـة ‪ 18‬الـتـي تـضـم الـغـازات الـنـبـيـلـة ‪A n o b l e‬‬
‫‪ . g a s‬وتضم أيضا النيون ‪ n e o n‬واآلرجون ‪ a r g o n‬والكريبتون‬
‫‪ ,krypton‬وكـلـهـا غـازات خـامـلـة‪ .‬لـكـن الـعـلـمـاء الـذيـن يـرتـبـون الـعـنـاصـر‬
‫حـ ـس ــب ع ــدد اإللـ ـكـ ـت ــرون ــات ف امل ــدار اخل ــارج ــي لـ ـل ــذرات‪ ,‬يـ ـضـ ـع ــون‬
‫الهليوم مع املاغنيسيوم ‪ m a g n e s i u m‬والكالسيوم ‪c a l c i u m‬‬
‫والـبـاريـوم ‪ barium‬ف اجملـمـوعـة ‪ 2‬الـتـي يـطـلـق عـلـيـهـا املـعـادن األرضـيـة‬
‫القلوية ‪ t h e a l k a l i n e e a r t h m e t a l s‬التي حتوي إلكتروني ف‬
‫مــدارهــا اخلــارجــي‪ .‬وقــد ن ـشــر اجلــدول الــدوري ف أش ـكــال وأح ـجــام‬
‫عـدة لـكـن أكـثـر اجلـداول احلـديـثـة املـسـتـعـمـلـة تـبـدأ بـاجملـمـوعـة )الـعـمـود(‬
‫‪ 1‬حـيـث تـوجـد املـعـادن عـلـى الـيـسـار ويـلـيـهـا اجملـمـوعـة ‪ 2‬مـعـادن األرض‬
‫الـقـلـويـة ‪ .alkaline earth metals‬وهـاتـان اجملـمـوعـتـان تـلـيـهـمـا صـفـوف‬
‫تـتـكــون مــن عـشــرة أعـمــدة بـهــا ‪ 40‬عـنـصــر وكــل عـمــود بــه ‪ 4‬عـنــاصــر‪.‬‬
‫وه ــذه اجمل ـم ــوع ــات ال ـع ـش ــر ي ـط ـل ــق ع ـل ـي ـه ــا امل ـع ــادن االن ـت ـق ــال ـي ــة ‪t h e‬‬
‫‪ transition metals‬وهـي اجملـمـوعـات مـن رقـم ‪ .12 – 3‬واجملـمـوعـات‬
‫م ــن ‪ 18 -13‬ف اجل ــان ــب األمي ــن م ــن اجمل ـم ــوع ــة ي ــوج ــد خ ــط ف ــاص ــل‬
‫فوقه الالمعادن ‪ n o n m e t a l s‬كاألكسجي ‪ o x y g e n‬والكربون‬
‫‪ c a r b o n‬والنيتروجي ‪ n i t r o g e n‬وف اجلزء األسفل عل اليسار‬
‫يـوجـد الـقـصـديـر ‪ tin‬والـرصـاص ‪ .lead‬بـاإلضـافـة لـوجـود مـجـمـوعـتـي‬
‫م ـق ـس ـم ـت ــي ل ـص ـف ــي‪ .‬وت ـت ـك ــون ــان م ــن ‪ 28‬ع ـن ـص ــر‪ .‬ك ــل ص ــف ب ــه ‪14‬‬
‫عـنـصـر‪ .‬وهـمـا بـأسـفـل اجلـدول الـرئـيـسـي‪ .‬وهـذه الـعـنـاصـر هـي عـنـاصـر‬
‫األرض النادرة ألن خواصها متشابهة‪ .‬لدرجة يصعب عل ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ــى‬
‫الـكـيـمـيــائـيــي فـصـلـهـمــا عــن بـعــض عـنــدمــا يـخـتـلـطــان مـعــا‪ .‬واملـفــروض‬
‫هـذان الـصـفـان يـوضـعـان حـسـب الـعـدد الـذري بـي اجملـمـوعـتـي ‪ 1‬و ‪2‬‬
‫مـن جـهـة وكـتـلـة املـعـادن االنـتـقـالـيـة املـكـونـة مـن اجملـمـوعـات مـن ‪12-3‬‬
‫م ــن ج ـه ــة أخ ــرى‪ ,‬ل ـل ـت ـق ـل ـي ــل م ــن ح ـج ــم اجل ــدول ال ــدوري‪ .‬وال ـع ـل ـم ــاء‬
‫يـعـتـبـرون الـصـفـوف األفـقـيـة بـاجلـدول الـدوري فـتـرات ‪ periods‬تـخـتـلـف‬
‫ف أطـوالـهـا مـن أعـلـى ألسـفـل اجلـدول‪ .‬وهـي تـضـم مـن أعـلـى ألسـفـل‬
‫‪ 2‬و ‪ 8‬و ‪ 8‬و ‪18‬و ‪18‬و ‪32‬و ‪ 32‬ع ـ ـن ـ ـصـ ــرا‪ .‬وهـ ــذه األرقـ ــام ل ـ ـهـ ــا ص ـ ـلـ ــة‬
‫بــأقـصــى عــدد مــن اإللـكـتــرونــات الـتــي ميـكــن أن تــوجــد ف مــدار الــذرة‬
‫ألي ع ـن ـص ــر ف ف ـت ــرت ــه‪ .‬وك ــل ف ـت ــرة ب ــاجل ــدول‪ ,‬ب ـه ــا ال ـع ـن ــاص ــر غ ـي ــر‬
‫مـتـشـابـهـة ف اخلـواص عـكـس مـا هـو مـتـبـع ف اجملـمـوعـات بـاألعـمـدة‪.‬‬
‫وال ـع ـنــاصــر ال ـتــي تــوجــد ف ن ـفــس اجمل ـمــوعــة كــال ـق ـلــويــات‪a l k a l i .‬‬
‫والـهـالـوجـيـنـات ‪ h a l o g e n s‬جنـد أن عـدد اإللـكـتـرونـات ف املـدار‬
‫اخلـارجـي لـذراتـهـا مـتـسـاويـا مـع رقـم اجملـمـوعـة‪ .‬ومـجـمـوعـة الـعـنـاصـر‬
‫بـي مـجـمـوعـة ‪ 2‬ومـجـمـوعـة ‪ 13‬املـعـادن االنـتـقـالـيـة ‪transition metals‬‬
‫وهي متشابهة ف تكوين مـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ــركبات ملونة‪ .‬ولها تكافؤ مختلف‬
‫وتستخدم كمواد محفزة ‪ . c a t a l y s t s‬والعناصر من رقم ‪71 - 58‬‬
‫تعرف بالعناصر األرضية النادرة ‪ l a n t h a n i d e s‬وحقيقة كل هذه‬
‫ال ـع ـنــاصــر ل ـي ـســت بــال ـضــرورة أن ت ـكــون نــادرة ف األرض‪ .‬ألن ع ـن ـصــر‬
‫الـســيريــوم أكـثــر وفــرة مــن أي عـنـصــر آخــر وأكـثــر ‪ 5‬مــرات وجــودا مــن‬
‫الرصاص‪ .‬لكن كلها فضية وأكثر املعادن تفاعال‪.‬‬
‫إستعماالت الجدول‬
‫يـعـتـبـر اجلـدول الـدوري لـلـعـنـاصـر لـه أهـمـيـتـه لـلـعـلـمـاء وطـالب الـكـيـمـيـاء‬
‫ل ــدراس ــة ال ـع ـن ــاص ــر واخل ــواص ال ـك ـي ـم ـي ــائ ـي ــة وال ـف ـي ــزي ــائ ـي ــة‪ ,‬وك ـي ـف ـي ــة‬
‫اخ ـت ــالف ـه ــا ب ـك ــل م ـج ـم ــوع ــة ب ــه‪ .‬ف ـم ــن خ ــالل اجل ــدول مي ـك ــن احل ــدس‬
‫بـخـواص عـنـصـر مـا‪ ,‬وكـيـفـيـة الـتـفـاعـل مـع عـنـصـر آخـر‪ .‬فـلـو أراد دارس‬
‫مـعـرفـة خـواص عـنـصـر كـالـفـرانـسـيـوم ‪ francium‬مـثـال‪ ,‬فـيـمـكـنـه الـتـعـرف‬
‫عـلـيـه مـن خـالل خـواص اجملـمـوعـة ‪ .1‬فـسـيـعـرف أنـه مـعـدن لـي يـتـفـاعـل‬
‫بـشـدة مـع املـاء أكـثـر مـن الـعـنـصـر الـذي فـوقـه‪ .‬ولـو أراد مـعـرفـة مـركـبـات‬
‫ال ـت ـي ـلــوريــوم ‪ tellurium‬مــع ال ـه ـيــدروجــي ‪ ,hydrogen‬فــإن ال ـع ـن ـصــريــن‬
‫سـيـكـونـان مـركـب ‪ H2Te‬ألن بـقـيـة الـعـنـاصـر ف مـجـمـوعـة الـتـيـلـوريـوم‬
‫تـكــون مــركـبــات مــع الـهـيــدروجــي كــاملــاء ‪ H2O‬وكـبــريـتـيــد الـهـيــدروجــي‬
‫‪ H2S‬و‪ .H2Se‬وأخـيـراً كـان تـنـظـيـم جـدول مـنـدلـيـف يـعـتـمـد عـلـى الـوزن‬
‫الــذري ف ال ـتــرت ـيــب ال ـت ـصــاعــدي واجلــدول الــدوري احلــديــث ي ـع ـت ـمــد‬
‫عـلـى الـعـدد الـذري الـتـصـاعـدي ولـكـل عـنـصـر عـدده الـذري وال يـتـكـرر‬
‫مــع ع ـن ـصــر آخــر‪ .‬ألن ال ـعــدد الــذري هــو عــدد ال ـبــروتــونــات ف نــواتــه‪.‬‬
‫وأصـبـح لـكـل عـنـصـر رمـزه الـكـيـمـاوي‪ .‬فـالـكـربـون رمـزه ‪ C‬واألكـسـجـي‬
‫رمـزه ‪ O‬والـكـبـريـت رمـزه ‪ S‬والـهـيـدروجـي رمـزه ‪ . H‬جنـد ‪ C‬عـدده‬
‫الذري ‪ 6‬ووزنه الذري ‪.12‬‬
‫خواص العناصر‬
‫‪-1‬الفلزات )املعادن(‪: Metals‬‬
‫أ‪ -‬خواصها الفيزيائية)الطبيعية( ‪:‬‬
‫اللمعان والبريق‪.‬‬
‫موصلة جيدة للحرارة والكهرباء‪.‬‬
‫كثافتها عالية‪.‬‬
‫درجة انصهارها عالية‪.‬‬
‫ميكن سحبها ألسالك‪.‬‬
‫ميكن طرقها أللواح‪.‬‬
‫جميعها صلبة ما عدا الزئبق سائل‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫ب‪ -‬خواصها الكيميائية ‪:‬‬
‫تفقد ألكترونات بسهولة‪.‬‬
‫تتآكل بسرعة‪ .‬فاحلديد يصدأ والفضة تطوس‪.‬‬
‫•‬
‫•‬
‫‪-2‬الالفلزات )الالمعادن( ‪: Nonmetals‬‬
‫أ‪ -‬خواصها الفيزيائية)الطبيعية( ‪ :‬صفاتها عكس املعادن‬
‫ال تلمع وبدون بريق‪.‬‬
‫رديئة التوصيل للحرارة والكهرباء‪- ,‬هشه تتهشم بسهولة‪.‬‬
‫ال تسحب ألسالك‪.‬‬
‫ال تطرق أللواح‪.‬‬
‫كثافتها قليلة‪.‬‬
‫درجة االنصهار منخفضة‪.‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫ب‪ -‬اخلواص الكيماوية ‪:‬‬
‫•‬
‫متيل الكتساب إلكترونات‬
‫وحـ ـي ــث أن املـ ـع ــادن متـ ـي ــل لـ ـفـ ـق ــدان الـ ـكـ ـت ــرون ــات وال ــالمـ ـع ــادن متـ ـي ــل‬
‫الك ـت ـس ــاب ال ـك ـت ــرون ــات‪ .‬ل ـه ــذا امل ـع ــادن وال ــال م ـع ــادن مي ـي ــالن ل ـت ـك ــوي ــن‬
‫مـركـبـات مـنـهـمـا‪ .‬وهـذه املـركـبـات يـطـلـق عـلـيـهـا مـركـبـات أيـونـيـة )مـتـايـنـة(‬
‫‪ .i o n i c c o m p o u n d s‬وعندما يتحد اثنان أو أكثر من الالمعادن‬
‫تكون مركبات متحدة الذرات ‪.a covalent compound‬‬
‫‪-3‬أشـبـاه الـفـلـزات )املـعـادن(‬
‫والالمعادن‬
‫‪Metalloids‬‬
‫‪ :‬لـهـا خـواص املـعـادن‬
‫خواصها الفيزيائية )الطبيعية(‪:‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫صلبة‬
‫المعة أو غير المعة‪.‬‬
‫ميكن سحبها ألسالك‪.‬‬
‫ميكن طرقها أللواح‪.‬‬
‫توصل احلرارة والكهرباء لكن ليس بكفاءة املعادن‪.‬‬
Download