ما الجدول الدوري؟

مرتبة بحسب العدد الذري

لكل عنصر عدده الذري الخاص. فللهيدروجين بروتون واحد، لذا عدده الذري 1؛ وللهيليوم 2، وللكربون 6، وللحديد 26، وللأوغانيسون، أثقل عنصر سُمّي حتى الآن، 118. وعند قراءة كل صف من اليسار إلى اليمين يزداد العدد الذري بواحد من خانة إلى أخرى، إلا حيث نُقلت اللانثانيدات والأكتينيدات إلى الصفين الموجودين في الأسفل.

في الذرة المتعادلة من الإلكترونات بقدر ما فيها من البروتونات، لذا فإن العدد الذري يعطي أيضاً عدد الإلكترونات. وهذه الإلكترونات، وخاصة الخارجية منها، هي التي تحدد كيف يتفاعل العنصر، ولذلك فإن الترتيب بحسب العدد الذري يجعل الخصائص تتكرر على فترات منتظمة. وهذا النمط المتكرر هو معنى كلمة «دوري».

من صنع الجدول الدوري؟

حاول عدة كيميائيين ترتيب العناصر خلال القرن التاسع عشر، لكن الكيميائي الروسي ديمتري مندليف هو الذي نشر عام 1869 النسخة التي جعلت الجدول مشهوراً. فقد رتّب العناصر الـ 63 المعروفة آنذاك بحسب الكتلة الذرية وجمع العناصر ذات الخصائص المتشابهة معاً.

ترك مندليف فراغات حيث كان نمطه يقتضي وجود عنصر، وتنبأ بخصائص تلك العناصر المفقودة. وقد ملأ الغاليوم (اكتُشف عام 1875) والسكانديوم (1879) والجرمانيوم (1886) ثلاثة من هذه الفراغات لاحقاً، بخصائص قريبة من تنبؤاته.

وفي عام 1913 بيّن الفيزيائي الإنجليزي هنري موزلي أن العدد الذري، لا الكتلة الذرية، هو الأساس الحقيقي للترتيب. وقد فسّر ذلك لماذا يجب وضع بضعة أزواج، مثل التيلوريوم (كتلته الذرية 127.6) واليود (126.9)، خارج ترتيب الكتلة لتقع في المجموعات الصحيحة.

كيف تقرأ خانة العنصر

يصف كل مربع في الجدول عنصراً واحداً. وتعرض معظم الجداول أربعة أشياء على الأقل: العدد الذري، والرمز الكيميائي المكوّن من حرف أو حرفين، واسم العنصر، وكتلته الذرية.

لنأخذ الحديد مثالاً: العدد الذري 26، والرمز Fe، والكتلة الذرية 55.845. والكتلة الذرية متوسط مرجَّح لكتل النظائر الطبيعية للعنصر، لذا فهي عادةً ليست عدداً صحيحاً. ويعطي العدد نفسه كتلة مول واحد من العنصر بالغرامات، ولهذا فإن الكتلة المولية للحديد 55.845 g/mol.

يبدأ الرمز دائماً بحرف كبير، ويكون الحرف الثاني، إن وُجد، صغيراً. فـ Co هو الكوبالت، أما CO فهو أول أكسيد الكربون، وهو مركب من الكربون والأكسجين.

المجموعات والدورات

تسمى الأعمدة العمودية الثمانية عشر مجموعات. وللعناصر في المجموعة نفسها عموماً عدد الإلكترونات الخارجية نفسه، لذا تتفاعل بطرائق متشابهة: فالفلزات القلوية في المجموعة 1 تتفاعل جميعها مع الماء، والغازات النبيلة في المجموعة 18 لا تكاد تتفاعل مع أي شيء.

وتسمى الصفوف الأفقية السبعة دورات. ويخبرك رقم الدورة بعدد أغلفة الإلكترونات التي تستخدمها الذرة؛ فالصوديوم، في الدورة 3، له إلكترونات في ثلاثة أغلفة. وعند الانتقال عبر دورة، يكون لكل عنصر بروتون واحد وإلكترون واحد أكثر من العنصر الذي قبله، وتتغير العناصر خطوة خطوة من فلزات على اليسار إلى لافلزات على اليمين.

الفلزات واللافلزات والصفان في الأسفل

يفصل خط «درج» متعرج على الجانب الأيمن من الجدول الفلزات عن اللافلزات. أكثر من 80 عنصراً من العناصر فلزات، وهي تملأ الجانب الأيسر والوسط. أما اللافلزات مثل الكربون والنيتروجين والأكسجين والهالوجينات والغازات النبيلة فتقع في أعلى اليمين؛ والهيدروجين لافلز أيضاً، مع أنه موضوع في أعلى المجموعة 1. وتقع أشباه الفلزات مثل السيليكون على امتداد الدرج وتشترك في خصائص النوعين.

الصفان المنفصلان تحت الجدول الرئيسي هما اللانثانيدات (العناصر 57–71) والأكتينيدات (العناصر 89–103). وهما ينتميان إلى الدورتين 6 و7 لكنهما يُطبعان في الأسفل ليبقى عرض الجدول مناسباً.

لماذا الجدول الدوري مفيد

متى عرفت موضع العنصر يمكنك أن تتوقع سلوكه. فالصوديوم في المجموعة 1، لذا يفقد إلكتروناً واحداً ليكوّن Na⁺؛ والكلور في المجموعة 17، لذا يكتسب واحداً ليكوّن Cl⁻. ويتوازن واحد من كل منهما، ولهذا فإن ملح الطعام هو NaCl. ويساعدك المنطق نفسه على توقع الصيغ والشحنات وأنواع الروابط دون حفظ كل معلومة.