Processing math: 100%

الجدول الدوري: الدورات، المجموعات، الخصائص الدورية، التاريخ

هذا المنشور عن الجدول الدوري ويشمل: الدورات، المجموعات، معلومات العناصر الكيميائية، الخصائص الدورية، تاريخ الجدول الدوري.

الجدول الدوري للعناصر الكيميائية هو ترتيب يعرض فيه العناصر الكيميائية وفقًا لخصائصها الكيميائية والفيزيائية. يتألف من صفوف تُسمى الفترات (الدورات) وأعمدة تُسمى المجموعات.

تُرتب العناصر وفقًا لعدد البروتونات في نواة ذراتها، والتي تُعرف بالعدد الذري. تختلف الخصائص الدورية على المستوى الأفقي للدورات، بينما تتغير هذه الخواص تدريجيا بشكل رأسي أثناء الانتقال في المجموعة الواحدة.

الجدول الدوري

المجموعات←
----------
الدورات↓
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
1 H1.00791
هيدروجين
He2.00262
هيليوم
2 Li6.94103
ليثيوم
Be9.01224
بريليوم
B10.81105
بورون
C12.01106
كربون
N14.00677
نيتروجين
O15.99948
أكسجين
F18.99849
فلور
Ne20.179710
نيون
3 Na22.989811
صوديوم
Mg24.305012
ماغنيسوم
Al26.981513
ألومنيوم
Si28.085514
سيليكون
P30.973815
فوسفور
S32.066016
كبريت
Cl35.452717
كلور
Ar39.948018
أرجون
4 K39.098319
بوتاسيوم
Ca40.078020
كالسيوم
Sc44.955921
سكانديوم
Ti47.880022
تيتانيوم
V50.941523
فناديوم
Cr51.995124
كروم
Mn54.938025
منجنيز
Fe55.847026
حديد
Co58.933227
كوبالت
Ni58.693428
نيكل
Cu63.54629
نحاس
Zn65.390030
خارصين
Ga69.732031
جاليوم
Ge72.640032
جرمانيوم
As74.921633
أرسنيك
Se78.960034
سيلينيوم
Br79.904035
بروم
Kr83.800036
كريبتون
5 Rb85.467837
رابيديوم
Sr87.620038
سترونتيوم
Y88.905939
يتريوم
Zr91.224040
زيركونيوم
Nb92.906441
نيوبيوم
Mo95.940042
موليبدينيوم
Tc98.907243
تيكنيتيوم
Ru101.070044
ريوزينيوم
Rh102.905545
روديوم
Pd106.420046
بلاديوم
Ag107.868247
فضة
Cd112.411048
كاديوم
In114.818049
إنديوم
Sn118.710050
قصدير
Sb121.760051
أنتيمون
Te127.600052
تيلليريوم
I126.904553
يود
Xe131.290054
زينون
6 Cs132.905455
سيزيوم
Ba137.327056
باريوم
5771
اللانثنيدات
Hf178.490072
هافنيوم
Ta180.947973
تانتاليوم
W183.850074
تانجستن
Re186.207075
رينيوم
Os190.230076
أوزميوم
Ir192.220077
إريديوم
Pt195.080078
بلاتين
Au196.966579
ذهب
Hg200.590080
زئبق
Tl204.383381
ثاليوم
Pb207.200082
رصاص
Bi208.980483
بيزموث
Po208.982484
بولونيوم
At209.987185
أستاتين
Rn222.017686
رادون
7 Fr223.019787
فرانسيوم
Ra226.025488
راديوم
89103
الأكتنيدات
Rf[261]104
روذرفورديوم
Db[262]105
دوبنيوم
Sg[266]106
سيبورقيوم
Bh[264]107
بوريوم
Hs[269]108
حاسيوم
Mt[267]109
ميتنيريوم
Ds[269]110
دارمستادتيوم
Rg[272]111
روينتقينيوم
Cn[277]112
كوبيرنيزيوم
Nh[286]113
نيونيوم
Fl[290]114
فليروفيوم
Mc[290]115
موسكوفيوم
Lv[293]116
ليفيرموريوم
Ts[294]117
تنِّيسين
Og[294]118
أوقانيسون
اللانثنيدات La138.9157
لانثانيوم
Ce140.1258
سيريوم
Pr140.9159
براسيوديميوم
Nd144.2460
نوديوميوم
Pm14561
بروميثيوم
Sm150.3662
ساماريوم
Eu151.9663
أوروبيوم
Gd157.2564
جادولينيوم
Tb158.9365
تيربيوم
Dy162.5066
ديسبروسيوم
Ho164.9367
هولميوم
Er167.2668
إربيوم
Tm168.9369
ثوليوم
Yb173.0570
إتيربيوم
Lu174.9771
لوتيتيوم
الأكتنيدات Ac22789
أكتينيوم
Th232.0490
ثوريوم
Pa231.0491
بروتكتينيوم
U238.0392
يورانيوم
Np23793
نبتونيوم
Pu24494
بلوتونيوم
Am24395
أميريكيوم
Cm24796
كوريوم
Bk24797
بركليوم
Cf25198
كاليفورنيوم
Es25299
أينشتاينيوم
Fm257100
فيرميوم
Md258101
منديليفيوم
No259102
نوبيليوم
Lr262103
لورنسيوم

تصنف المجموعات الرئيسة إلى عدة فئات حسب الخصائص الكيميائية أو الفيزيائية أو لوجود خاصية واحدة مشتركة بين عناصر فئة معينة.

الجدول الدوري، المجموعات، الدورات


 بالنظر إلى الجدول نجد أن هناك اختلاف بين أسماء عدد قليل من العناصر الكيميائية ورموزها. وهذا يعود إلى أن هذه العناصر قد تم تسميتها باللاتينية في الأول، وتم اشتقاق الرموز من الأسماء اللاتينية. الجدول التالي يظهر بعض العناصر التي لا يتطابق فيها الاسم مع الرمز:

العناصر الكيميائية التي لا يتطابق فيها الاسم مع الرمز
______________

 الدورات (الفترات)

 يتم تنظيم الجدول الدوري إلى فترات (صفوف) ومجموعات (أعمدة).  هناك 7 دورات في المجمل، تمثل كل منها مستوى طاقة مختلفًا أو غلافًا مختلفًا للإلكترونات.

تشير الفترات، الممثلة بالصفوف، إلى مستويات الطاقة أو أغلفة الإلكترون داخل الذرة.  كلما تحركت عبر فترة من اليسار إلى اليمين، يزداد العدد الذري، مما يشير إلى إضافة البروتونات في النواة والإلكترونات في الأغلفة المقابلة.

 تتشابه عناصر كل فترة في التكوين الإلكتروني، حيث أنها تملأ نفس الغلاف.  على سبيل المثال، تشتمل الدورة الأولى على عناصر بها إلكترونات في الغلاف الأول، بينما تشتمل الدورة الثانية على عناصر بها إلكترونات في الغلاف الثاني، وهكذا.

 المجموعات

 المجموعات، هي الأعمدة الرأسية في الجدول.  تشترك العناصر الموجودة في نفس المجموعة في خواص كيميائية مماثلة بسبب تكويناتها الإلكترونية الخارجية المتطابقة.  دعونا نستكشف بعض المجموعات الرئيسية وخصائصها المميزة.

 المجموعة 1: الفلزات القلوية: توجد الفلزات القلوية، بما في ذلك الليثيوم والصوديوم والبوتاسيوم، في المجموعة 1. وتتميز هذه الفلزات بتفاعلها العالي، وتشكل محاليل قلوية بسهولة عند دمجها مع الماء.  تمتلك إلكترونًا واحدًا في غلافها الخارجي، مما يساهم في رغبتها في تكوين روابط.

 المجموعة الثانية: الفلزات القلوية الأرضية: بجوار المجموعة 1، تكون المعادن الأرضية القلوية (البريليوم والمغنيسيوم وما إلى ذلك) في المجموعة 2 أقل تفاعلًا ولكنها لا تزال تظهر خصائص مماثلة.  ومع وجود إلكترونين في غلافها الخارجي، فإنها تشكل بسهولة مركبات أيونية.

 المجموعات 3-12: المعادن الانتقالية: المعادن الانتقالية، التي تمتد من المجموعات 3 إلى 12، هي مجموعة متنوعة من العناصر بما في ذلك الحديد والنحاس والذهب.  تشتهر هذه المعادن بحالات الأكسدة المتغيرة، وغالبًا ما تشكل مركبات ملونة.  خصائصها المعدنية، مثل التوصيل الكهربائي وقابلية التحمل، تجعلها ضرورية في التطبيقات الصناعية المختلفة.

المجموعة 17: الهالوجينات: الهالوجينات الموجودة في المجموعة 17، مثل الفلور والكلور، هي من اللافلزات شديدة التفاعل.  فهي تتطلب إلكترونًا واحدًا إضافيًا فقط لتحقيق تكوين إلكتروني مستقر، مما يجعلها حريصة على تكوين روابط.  غالبًا ما تتحد الهالوجينات مع المعادن لتكوين الأملاح.

____________

المجموعة 18: الغازات النبيلة: وتتميز الغازات النبيلة، وهي الهيليوم والنيون وغيرها في المجموعة 18، ​​بطبيعتها الخاملة.  لديهم أغلفة إلكترونية كاملة، مما يجعلها مستقرة وغير متفاعلة.  تجد الغازات النبيلة تطبيقات في الإضاءة وعلم التبريد.

أهمية المجموعات: إن فهم بنية الجدول الدوري للعناصر الكيميائية يمكّن العلماء من التنبؤ بسلوك كل عنصر.  غالبًا ما تظهر العناصر الموجودة في نفس المجموعة تفاعلات كيميائية متشابهة، مما يبسط دراسة المركبات والتفاعلات.

 عندما نستكشف المشهد الواسع للجدول الدوري، يصبح من الواضح أن تنظيم العناصر ليس اعتباطيًا؛  إنها سيمفونية من الأنماط والعلاقات التي تنسج نسيج الكيمياء معًا.  من المعادن القلوية التفاعلية إلى الغازات النبيلة الخاملة، يلعب كل عنصر دورًا فريدًا، مما يساهم في ثراء وتنوع هذا الجدول.

ترتيب العناصر حسب العدد الذري هو أحد الأسس الأساسية. هذا الترتيب يعكس تنظيماً طبيعياً يستند إلى الهيكل الذري للعناصر ويكشف عن نمط تكراري من الخصائص الكيميائية والفيزيائية.

تتألف العناصر من ذرات تحتوي على بروتونات ونيوترونات في نواة الذرة، وتدور حولها إلكترونات في مدارات محددة. العدد الذري يمثل عدد البروتونات في النواة ويحدد هوية العنصر. عندما يتم ترتيب العناصر حسب العدد الذري من الأصغر إلى الأكبر، يكون لدينا الجدول الدوري.

الجدول كما سبق، يتألف من صفوف أفقية تسمى الدورات أو الفترات وأعمدة رأسية تسمى المجموعات. الصفوف تتمثل في عدد الطبقات الإلكترونية في الذرة، حيث تزداد الطبقات تدريجياً من الأعلى إلى الأسفل. الأعمدة، أو المجموعات، تحتوي على عناصر تشترك في بنية إلكترونية مماثلة وتظهر خصائص كيميائية متشابهة.

تكمن القيمة الكبيرة لهذا الترتيب في قدرته على تنبؤ سلوك العناصر وخواصها الكيميائية. على سبيل المثال، العناصر في نفس المجموعة تمتلك خواص مماثلة مثل تفاعلها مع الماء أو تكون مركبات مشابهة. هذا يجعل من الجدول الدوري أداة قيمة لفهم العلاقات بين العناصر وتوقع سلوكها.

باختصار، ترتيب العناصر حسب العدد الذري في الجدول الدوري يعكس ترتيبها الكيميائي الطبيعي ويكشف عن أنماط تكرارية تسهم في فهمنا للعالم الكيميائي وتفاعلات العناصر مع بعضها البعض.

تعرف على أشهر علماء الكيمياء في التاريخ

__________

معلومات العناصر

معلومات كل عنصر تختلف عن العناصر الأخرى وهذا بالتحديد ما يجعل العناصر الكيميائية تختلف عن بعضها البعض في الخصائص الفيزيائية والكيميائية.

تشمل هذه المعلومات مكونات الذرة وهي؛ العدد الذري والكتلة الذرية وطريقة توزيع الإلكترونات وعدد الإلكترونات في المدارات الخارجية التي تحدد التفاعلات الكيميائية بين العناصر.

تحديد عدد الإلكترونات في المدارات الخارجية

لكي نقوم بذلك يمكن استخدام طريقة مجموعات الجدول الدوري. في هذه الطريقة نقوم أولا باستبعاد المجموعات من المجموعات الثالثة إلى المجموعة الحادية عشر (مجموعات الفلزات الانتقالية). ثم نقوم بإعطاء أرقام جديدة للمجموعات المتبقية بالترتيب. حيث تعبر تلك الأرقام عن عدد الإلكترونات في المدارات الخارجية للعناصر الكيميائية الموجودة في تلك المجموعات. كما في الجدول التالي:

رقم المجموعة رقم المجموعة الجديد عدد الإلكترونات في المدارات الخارجية
1 1 1
2 2 2
13 3 3
14 4 4
15 5 5
16 6 6
17 7 7
18 8 8
____________

تقسم عناصر الجدول الدوري إلى أربعة فئات حسب مستويات الطاقة الفرعية، وهي (s, p, d, f). تتبع الفلزات الانتقالية جميعها المستوى الفرعي، d. هذه العناصر لا تتبع القاعدة السابقة الخاصة بعدد إلكترونات المدارات الخارجية.

بما أننا استطعنا من تحديد عدد الإلكترونات في المجموعة الثامنة عشر (مجموعة الغازات الخاملة أو النبيلة)، فإنه يمكننا اعتبار عناصر هذه المجموعة كأساس للحصول على معلومات تقريبية.

مثلا التوزيع الإلكتروني للأرجون(Ar) هو 1s2, 2s2, 2p2. نعرف أن الارجون في الدورة الثالثة. وعندما نقوم بإجراء توزيع لأي عنصر بعده نستخدم الرمز [Ar] ثم نكمل باقي التوزيع. أي لا نكرر التوزيع الخاص الأرجون.

وبالنظر إلى الفلزات الانتقالية فإنها موزعة في 4 صفوف نستخدم [Ar] مع الصف الأول، و [Kr] مع الصف الثاني وهكذا. كما أسلفنا فإن جميع هذه العناصر تنتهي بالمستوى الفرعي d. وهذا المستوى يتسع ل (1 إلى 10) إلكترونات.

توجد الفلزات الانتقالية في المجموعات من 3 إلى 11، ارجع إلى الجدول لمعرفة موضع هذه العناصر بدقة.

الجدول التالي يوضح المستويات الإلكترونية الخارجية للفلزات الانتقالية:

الصف رقم الدورة التوزيع الإلكتروني
صف 1 4 [Ar] 4s 3d
صف 2 5[Kr] 5s 4d
صف 3 6 [Xe] 6s 4f 5d
صف 4 7 [Rn] 7s 5f 6d
___________

وإلى حين كتابة مقال منفصل للتوزيع الإلكتروني يمكنك معرفة المزيد عن عدد الإلكترونات في المدارات الخارجية (مدارات التكافؤ) في المراجع [3][4][5] أسفل الصفحة.

الخصائص الدورية للعناصر الكيميائية

الخصائص الدورية هي أنماط منتظمة في خصائص العناصر الكيميائية، والتي تتكرر بشكل دوري على طول الجدول الدوري. يمكن استخدام هذه الأنماط لوصف أو التنبؤ بخصائص العناصر التي لم يتم اختبارها بعد. هنا بعض أهم الخصائص الدورية:

  1. نصف القطر الذري: يشير إلى المسافة بين النواة والالكترون الخارجي. يزداد نصف القطر الذري بشكل عام من أعلى إلى أسفل في المجموعة، بسبب إضافة مستويات طاقة جديدة. ويقل بشكل عام من اليسار إلى اليمين في الدورة، بسبب زيادة عدد البروتونات في النواة.
  2. طاقة التأين: هي الطاقة اللازمة لإزالة إلكترون من ذرة غازية محايدة. تزداد طاقة التأين بشكل عام من اليسار إلى اليمين في الدورة، بسبب زيادة عدد البروتونات في النواة. وتنخفض بشكل عام من أعلى إلى أسفل في المجموعة، بسبب زيادة نصف القطر الذري.
  3. الكهرسلبية: هي مقياس لقدرة ذرة على جذب الإلكترونات. تزداد الكهرسلبية بشكل عام من اليسار إلى اليمين في الدورة، بسبب زيادة عدد البروتونات في النواة. وتنخفض بشكل عام من أعلى إلى أسفل في المجموعة، بسبب زيادة نصف القطر الذري.
  4. النشاط الكيميائي: هو ميل عنصر للتفاعل مع عناصر أخرى. تزداد النشاط الكيميائي بشكل عام من اليسار إلى اليمين في الدورة، بسبب زيادة الكهرسلبية. وتنخفض بشكل عام من أعلى إلى أسفل في المجموعة، بسبب زيادة نصف القطر الذري.

يمكن استخدام الخصائص الدورية لتفسير العديد من الظواهر الكيميائية، مثل:

  • تميل العناصر ذات نصف القطر الذري الكبير إلى أن تكون أقل تفاعلًا من العناصر ذات نصف القطر الذري الصغير.
  • تميل العناصر ذات طاقة التأين العالية إلى أن تكون أقل تفاعلًا من العناصر ذات طاقة التأين المنخفضة.
  • تميل العناصر ذات الكهرسلبية العالية إلى أن تكون أكثر تفاعلًا من العناصر ذات الكهرسلبية المنخفضة.
_______

الخصائص الدورية هي أداة قوية يمكن استخدامها لفهم الكيمياء. من خلال فهم هذه الأنماط، يمكننا التنبؤ بخصائص العناصر التي لم يتم اختبارها بعد، وتفسير العديد من الظواهر الكيميائية.

اقرأ أيضاً: معلومات عن الخواص الدورية للعناصر الكيميائية

تاريخ وتطور الجدول الحديث

لقد مر الجدول الدوري بالصيغة الموجودة الآن بعدة مراحل بدءا بتصميم مندليف ومرورا بتحسينات هنري موزلي نيلز بور، حتى الجدول الحديث. فيما يلي تاريخ يلخص بعض المراحل التي مر بها هذا الجدول.

البدايات المبكرة والتحسينات في المراحل اللاحقة

يعود تاريخ جدول العناصر الكيميائية إلى القرن التاسع عشر، عندما قام العالم الروسي دمتري مندليف بتصميم أول جدول دوري للعناصر في عام 1869. كان الهدف من هذا الجدول هو تصنيف العناصر بناءً على خصائصها الكيميائية المشتركة وتنظيمها بطريقة منطقية.

مع مرور الوقت، قام علماء الكيمياء الآخرون بتحسين تصميمه وتوسيعه. في عام 1871، قام الكيميائي الإنجليزي هنري موزلي بترتيب العناصر حسب الكتلة الذرية، وفي عام 1913، قام الكيميائي الدنماركي نيلز بور بترتيب العناصر حسب عدد الإلكترونات في المستوى الأخير للغلاف الإلكتروني.

في الفترة بين القرن التاسع عشر والقرن العشرين، تم توسيع الجدول الدوري ليشمل المركبات الكيميائية والعناصر المكتشفة حديثًا. تمت إضافة عناصر جديدة بمرور الوقت، وتم تغيير ترتيب بعض العناصر بناءً على الاكتشافات الجديدة والأبحاث العلمية.

الجدول الحالي

في الوقت الحاضر، يتكون من 118 عنصرًا معروفًا. يتم تنظيمه بناءً على ترتيب العناصر حسب عددها الذري وخواصها الكيميائية. يحتوي الجدول الدوري الحديث على معلومات مفصلة حول كل عنصر، بما في ذلك الرمز الكيميائي والكتلة الذرية والتوزيع الإلكتروني والخواص الفيزيائية والكيميائية.

يظل الجدول الدوري موضع تحديث وتطوير مستمر لاكتشاف العناصر الجديدة وفهم أكثر دقة لخواص العناصر المعروفة. قد تحدث تعديلات في تنظيم الجدول لمزيد من الاستيعاب وتحسين التصنيف. كما أن البحوث المستقبلية قد تكشف أسرارًا جديدة عن عناصرنا وتغير فهمنا للكيمياء والطبيعة.

________
المراجع

عن المؤلف

عيسى محمد حسن
بكالوريوس بمرتبة الشرف في الكيمياء: قسم الكيمياء التطبيقية والصناعية، كلية العلوم البحتة والتطبيقية، جامعة إفريقيا العالمية. مدرس في مدرسة الإمام مالك النموذجي، ومحاضر في معهد كوفيد الصحي. باحث وكاتب منشورات كيميائية لدى دورق الكيمياء .

إرسال تعليق

نحن نسعى دائمًا لتحسين المحتوى الخاص بنا، ولذلك فإن تعليقاتكم مهمة جدًا بالنسبة لنا. هل لديكم أية أسئلة أو ملاحظات تتعلق بهذا الموضوع؟. يرجى مشاركة تجربتكم مع المدونة، سواء كانت تجربة إيجابية أو سلبية. هل وجدتم المعلومات مفيدة؟ هل كانت المقالات واضحة وسهلة الفهم؟ هل هناك أي شيء كنتم ترغبون في رؤيته بشكل مختلف؟.