ترتيب العناصر في الجدول الدوري بناء على

ترتيب العناصر في الجدول الدوري بناء على

يحمل الجدول الدوري أهمية كبيرة بالنسبة للعلماء والطلاب الذين يدرسون الكيمياء، حيث يعد ترتيب العناصر الكيميائية في الجدول الدوري مثل الخريطة التي توجههم في فهم تركيب وخواص هذه العناصر.

يتم ترتيب العناصر الكيميائية في الجدول الدوري استنادًا إلى ثلاث عناصر هامة وهي: التوزيع الإلكتروني، العدد الذري، والخواص الكيميائية المتشابهة للعناصر، ويتم ذلك من خلال الصفوف والأعمدة.

ديمتري مندليف، الكيميائي الروسي، كان أول من وضع جدول العناصر الدوري في عام 1869.

وسنوضح فيما يلي العناصر التي يمكن استخدامها لترتيب الجدول:

التوزيع الإلكتروني

لكي نتمكن من توزيع الإلكتروني لجدول دوري العناصر، يجب أولاً رسم الجدول، حيث يتناسب أرقام الصفوف مع مستويات الطاقة، وتتناسب الأعمدة مع الأنواع المدارية، وبعد ذلك نبدأ بكتابة التوزيع الإلكتروني ابتداءً من السهم الذي يوجد في الأعلى، مع كتابة الرموز الفرعية لكل عنصر.

يتم توزيع المدارات الذرية وفقاً لعدة مبادئ، ومن أهمها ما يلي:

• مبدأ أوفباو Aufbau: توجد الإلكترونات ذات الطاقة المنخفضة في المدارات قبل الإلكترونات ذات الطاقة الأعلى، ويمكن تحسين طاقة المدار عن طريق الأرقام الكمية الأساسية المجموعة. يتم ملء المستويات بالتسلسل التالي: 1s، 2s، 2p، 3s، 3p، 4s، 3d، 4p، 5s، 4d، 5p، 6s، 4f، 5d، 6p، 7s، 5f، 6d، 7p. ومن المستثنيات لهذا التسلسل النحاس والكروم، حيث يميلان إلى تحقيق الاستقرار ويحدث تعبئة جزئية أو كاملة للمدارات الفرعية. فيما يلي نستطيع عرض طريقة تعبئة المستويات الفرعية:

• مبدأ استبعاد باولي: يتمتع كل زوج من الإلكترونات في الحد الأقصى بحالة دوران معاكسة للزوج الآخر، وقد يناسب ذلك المدار نفسه، وبالتالي إذا كانت الأرقام الأساسية والمغناطيسية للإلكترونات هي نفسها، فيجب أن يتمتع كل إلكترون بدوران منفصل.
• قاعدة هوند: يجب ملء المدارات الفرعية بشكل فردي أولاً ثم مزدوجة، لتحقيق أقصى قدر من الدوران الإجمالي.

وفيما يلي سوف نوضح التوزيع الإلكتروني لعدد من العناصر :

العدد الذري

يستخدم العدد الذري لتحديد عدد البروتونات في نواة الذرة الواحدة، وبالتالي يمكن التعرف على عدد البروتونات في الذرة الواحدة من خلال العدد الذري للعنصر، على سبيل المثال، الهيدروجين له عدد ذري واحد، وهذا يعني أن عدد البروتونات في نواة الهيدروجين هو واحد، وللكربون عدد ذري 6، وبالتالي فإن عدد البروتونات في نواة الكربون هو 6.

• العدد الذري هو مقدار ثابت لا يمكن تغييره، وبالتالي فإن عدد البروتونات في كل ذرة لعنصر معين لا يتغير.
• يمكن استخدام العدد الذري لتحديد خصائص العنصر، كما يتم استخدامه في ترتيب العناصر في الجدول الدوري ويتم الترتيب بترتيب تصاعدي من اليسار إلى اليمين.
• يمكن العثور على العدد الذري في الجدول الدوري للعناصر، حيث يكون الرقم في الجزء العلوي من الرمز.
• يمكن معرفة نظير العنصر المطلوب من خلال العدد الذري الموجود على العنصر نفسه.

الخصائص العناصر الكيمائية

تمتلك العناصر الكيميائية العديد من الخصائص المميزة التي تميز كل عنصر عن الآخر، وتستخدم هذه الخصائص كمقياس لترتيب العناصر في الجدول الدوري، وتشمل هذه الخصائص ما يلي:

• الكتلة الذرية: يتميز كل عنصر بكتلة ذرية محددة، ويستخدم للتعبير عن عدد الجزيئات الموجودة داخل النواة في كل عنصر، ويمكن استخدامه لتحديد نظائر العناصر الكيميائية.
• الكثافة: يتميز العناصر الكيميائية بشكل رئيسي بوحدات الكتلة للعنصر في وسط معين، ويستخدم للإشارة إليها رمز SI ووحدتها هي جرام لكل متر مكعب.
• نقطة الانصهار: تعرف هذه النقطة باسم نقطة الانصهار حيث تتحول المادة من الحالة الصلبة إلى الحالة السائلة، ومن أمثلة درجة انصهار الماء تكون عند 273 كلفن.
• النظائر: تختلف العناصر في عدد النيترونات للذرة الواحدة، حيث تتشابه الذرات في العدد الذري وتختلف في الكتلة الذرية.
• التكوين الإلكتروني: يمكننا من خلال هذه الخاصية وضع وصف دقيق لترتيب الإلكترونات الموجودة حول النواة، وهذا ما يجعل وجود إلكترونات في مستوى طاقة محدد ممكنًا.
• طاقة التأين الأولى: تمثل الطاقة الأيونية اللازمة لفقدان الذرة لإلكترون واحد أو جعل الإلكترونات حرة، وتعد مؤشرًا لقوة الجزيئات.
• طاقة التأين الثانية: تُعتبر هذه التجربة تكملة لتجربة تأين الذرة الأولى، وتهدف إلى قياس صعوبة تحرير الإلكترون من الذرة الثانية وتحديد طرق التخلص منه.
• الإمكانات القياسية: هو مقياس لرد فعل العنصر في التأكسد والاختزال، وعندما تصل الإمكانات القياسية إلى الصفر، يتم تخفيض الإلكترونات. ويتم قياس هذا المقياس بالفولت.
• الرقم الذري: يتميز كل عنصر برقم ذري خاص يشير إلى عدد البروتونات في نواة الذرة، ويساعد هذا الرقم في تحديد موقع العنصر في الجدول الدوري للعناصر.

خصائص الجدول الدوري

تتم ترتيب الجدول الدوري وفقاً لعدة خصائص، ومن بين هذه الخصائص الأهم:

• الجدول الدوري يستخدم في الفيزياء النووية والكيمياء والعلوم الأخرى لتحليل التفاعلات الكيميائية، وهو شيء يتم استخدامه بشكل مستمر ومهم في إطار محدد.
• تسمى الصفوف في الجدول الدوري بـ الدورات، وتسمى الأعمدة في الجدول باسم المجموعات.
• في الجدول الدوري، توجد مجموعة 17 وتعرف باسم الهالوجينات، ومجموعة 18 تسمى الغازات النبيلة.

الجدول الدوري الحديث

صُمم الجدول الدوري الحديث من قبل العالم مندليف، وقد تم ترتيب العناصر المتشابهة في الخواص في الجدول الدوري بأعمدة طولية تُعرف باسم المجموعات. ويتكون الجدول الدوري من 18 عمودًا، حيث تضم المجموعة الأولى العناصر اللينة التي تتفاعل عادةً مع الماء وتنتج غاز الهيدروجين. وتتم ترتيب العناصر من اليسار إلى اليمين ومن الأعلى إلى الأسفل، ويتضمن الجدول الدوري 92 عنصرًا طبيعيًا موجودًا في باطن الأرض، بالإضافة إلى العناصر الصناعية التي تم ابتكارها تباعًا.

أهمية الجدول الدوري

كما ذُكر سابقًا، يحتوي الجدول الدوري على 118 عنصرًا، ولكل عنصر استخدام خاص به ونظائر مشابهة، ويتم ترتيب العناصر حسب عدد البروتونات في النواة الذرية وترتيب التزويد الإلكتروني لكل عنصر، ويتم تصنيف العناصر حسب الخصائص الكيميائية المتشابهة، ويتمتع الجدول الدوري بأهمية كبيرة بالنسبة للعلماء وطلاب الكيمياء، لأنه يساعد في فهم تركيب العناصر والخصائص الكيميائية لكل عنصر، ويمكن استخدامه في العديد من التطبيقات العلمية:

• يتضمن معرفة التفاعلات الكيميائية التي يمكن لكل عنصر من العناصر الدخول فيها.
• من المهم معرفة التركيب الإلكتروني لكل ذرة من ذرات العنصر.
• فهم سلوك العنصر الكيميائي.
• العثور بسهولة على العنصر أو المجموعة في الجدول الدوري.