تنظيم العناصر في الجدول الدوري بناءً على سماتها

التعريف بالجدول الدوري

الجدول الدوري يُعتبر أداةً ضرورية في مجال الكيمياء والعلوم الأخرى. هو عبارة عن تنظيم للعناصر الكيميائية بطريقة منطقية ومفيدة، مما يسهل دراستها. يتم ترتيب العناصر في الجدول الدوري بناءً على زيادة أعدادها الذرية، حيث يزيد كل عنصر عن الذي يسبقه بإلكترون واحد.

تترتب العناصر ذات الخصائص الكيميائية والفيزيائية المماثلة في نفس الصف أو العمود، مما يفسر تسميته بالجدول الدوري، حيث تتكرر الصفات بشكل دوري. على سبيل المثال، يزداد الحجم الذري من أعلى المجموعة إلى الأسفل، وتزداد السالبية الكهربية من اليسار إلى اليمين في الدورة نفسها. يوجد حاليًا 112 عنصرًا معروفًا، منها 92 عنصرًا موجودًا في الطبيعة، و 20 عنصرًا تم إنتاجها صناعيًا.

سمات الجدول الدوري

يتكون الجدول الدوري من 18 مجموعة رأسية وسبع دورات أفقية.

تبدأ المجموعات الرأسية من اليسار بالمجموعات 1A و 2A، وتنتهي من اليمين بالمجموعات 3A و 4A و 5A و 6A و 7A.

تحتوي المجموعة الصفرية في أقصى اليمين على الغازات النبيلة، ويرمز لها بالرمز (O).

تفصل المجموعة 2A عن المجموعة 3A مجموعة العناصر الانتقالية، بدءًا من الدورة الرابعة. تُعطى مجموعة العناصر الانتقالية الرموز التالية: (1B و 2B و 3B و 4B و 5B و 6B و 7B و 8B)، وتحتوي المجموعة الثامنة على ثلاثة أعمدة رأسية.

تحتوي كل مجموعة رأسية على مجموعة من العناصر التي تتشابه في خصائصها الكيميائية.

تترتب العناصر في الدورة الواحدة وفقًا لزيادة أعدادها الذرية، وتبدأ كل دورة بعد ملء كل مستوى طاقة.

يشير رقم المجموعة إلى عدد الإلكترونات الموجودة في مستوى الطاقة الأخير للذرة.

يشير رقم الدورة إلى عدد مستويات الطاقة لذرة العنصر.

فرز العناصر في الجدول الدوري وفقًا لصفاتها

قام العلماء بعدة محاولات لتصنيف العناصر بناءً على خصائصها المتشابهة، ومن أبرز هذه المحاولات:

• تصنيف بيرزيليوس: قسم بيرزيليوس العناصر إلى فلزات ولا فلزات.
• ترتيب مندليف: رتب مندليف العناصر ترتيبًا تصاعديًا بناءً على أوزانها الذرية، ولاحظ أن الخواص الكيميائية والفيزيائية تتكرر في الدورة الواحدة.
• ترتيب موزلي: رتب موزلي العناصر ترتيبًا تصاعديًا بناءً على أعدادها الذرية.
• الجدول الدوري الطويل: رُتبت العناصر في الجدول الدوري الطويل وفق مبدأ البناء التصاعدي، أي من خلال ملء مستويات الطاقة الفرعية.

كيفية ترتيب العناصر في نظام دوري

بعد اكتشاف التركيب الحديث للذرة ومستويات الطاقة وتوزيع الإلكترونات بها، تمكن العلماء من ترتيب العناصر في نظام دوري يعتمد على:

• الزيادة في العدد الذري للعناصر.
• ملء مستويات الطاقة بالإلكترونات.
• تشابه العناصر التي تمتلك نفس عدد الإلكترونات في مستويات الطاقة الخارجية في الخصائص.

مميزات العناصر في الجدول الدوري

تتغير خصائص العناصر بشكل دوري مع زيادة العدد الذري. بعض الخصائص الهامة تشمل:

الخاصية الفلزية واللافلزية

• تزداد الخاصية الفلزية كلما اتجهنا من أعلى إلى أسفل الجدول الدوري في المجموعة الواحدة. على سبيل المثال، في المجموعة 1A، يعتبر الليثيوم أقل العناصر فلزية، بينما السيزيوم أعلاها فلزية.
• تقل الخاصية الفلزية بشكل تدريجي، وتزداد الخاصية اللافلزية كلما انتقلنا من يسار إلى يمين الجدول الدوري في الدورة الواحدة.

نصف القطر

• يقل نصف القطر في الدورة الأفقية كلما زاد العدد الذري، أي كلما انتقلنا إلى يمين الجدول الدوري، بسبب ازدياد شحنة النواة الموجبة وزيادة قوة جذب النواة لإلكترونات المدار الأخير (إلكترونات التكافؤ)، وبالتالي نقص قطر الذرة.
• يزداد نصف قطر الذرة كلما زاد العدد الذري في المجموعة الرأسية، بسبب إضافة مستوى طاقة جديد، وبالتالي تقل قوة التجاذب بين النواة وإلكترونات المستوى الأخير.

جهد التأين

• تزداد قيمة جهد التأين في الدورات الأفقية بزيادة العدد الذري، بسبب نقص قطر الذرة وزيادة قوى التجاذب بين النواة وإلكترونات التكافؤ.
• تقل قيمة جهد التأين في المجموعات الرأسية بزيادة العدد الذري، بسبب زيادة نصف القطر وزيادة عدد المستويات.

الكهروسلبية

• تزداد الكهروسلبية في الدورات الأفقية بزيادة العدد الذري، بسبب نقص نصف قطر الذرة وزيادة شحنة النواة الفعالة وقوى التجاذب.
• تقل الكهروسلبية في المجموعات الرأسية بسبب زيادة العدد الذري، نتيجة لزيادة نصف قطر الذرة وحجب قوى التجاذب بين النواة والمستويات الممتلئة.