מהי הטבלה המחזורית?

מסודרת לפי מספר אטומי

לכל יסוד יש מספר אטומי משלו. במימן יש פרוטון אחד, ולכן המספר האטומי שלו הוא 1; בהליום 2, בפחמן 6, בברזל 26, ובאוגנסון, היסוד הכבד ביותר שקיבל שם עד כה, 118. בקריאת כל שורה משמאל לימין, המספר האטומי עולה באחד ממשבצת למשבצת, פרט למקומות שבהם הלנתנידים והאקטינידים הועברו לשורות שמתחת.

באטום נייטרלי יש אלקטרונים כמספר הפרוטונים, ולכן המספר האטומי הוא גם מספר האלקטרונים. האלקטרונים האלה, ובעיקר החיצוניים שבהם, קובעים איך יסוד מגיב, ולכן סידור לפי מספר אטומי גורם לתכונות לחזור במרווחים קבועים. הדפוס החוזר הזה הוא משמעות המילה "מחזורית".

מי יצר את הטבלה המחזורית?

כמה כימאים ניסו למיין את היסודות במהלך המאה ה-19, אבל הכימאי הרוסי דמיטרי מנדלייב פרסם ב-1869 את הגרסה שהפכה את הטבלה למפורסמת. הוא סידר את 63 היסודות שהיו ידועים אז לפי מסה אטומית וקיבץ יחד יסודות בעלי תכונות דומות.

מנדלייב השאיר רווחים במקומות שבהם לפי הדפוס שלו אמור היה להיות יסוד, וניבא את תכונותיהם של היסודות החסרים. גליום (התגלה ב-1875), סקנדיום (1879) וגרמניום (1886) מילאו מאוחר יותר שלושה מהרווחים, עם תכונות קרובות לניבוייו.

ב-1913 הראה הפיזיקאי האנגלי הנרי מוזלי שהמספר האטומי, ולא המסה האטומית, הוא הבסיס האמיתי לסדר. זה הסביר מדוע כמה זוגות, כמו טלוריום (מסה אטומית 127.6) ויוד (126.9), צריכים להיות ממוקמים שלא לפי סדר המסה כדי להגיע לקבוצות הנכונות.

איך קוראים משבצת של יסוד

כל משבצת בטבלה מתארת יסוד אחד. ברוב הטבלאות מוצגים לפחות ארבעה דברים: המספר האטומי, הסמל הכימי בן אות אחת או שתיים, שם היסוד והמסה האטומית שלו.

קחו ברזל כדוגמה: מספר אטומי 26, סמל Fe, מסה אטומית 55.845. המסה האטומית היא ממוצע משוקלל של מסות האיזוטופים הטבעיים של היסוד, ולכן היא בדרך כלל לא מספר שלם. אותו מספר נותן את מסתו של מול אחד מהיסוד בגרמים, ולכן המסה המולרית של ברזל היא 55.845 g/mol.

סמל תמיד מתחיל באות גדולה, ואות שנייה, אם יש, היא קטנה. Co הוא קובלט, ואילו CO הוא פחמן חד-חמצני, תרכובת של פחמן וחמצן.

קבוצות ומחזורים

18 הטורים האנכיים נקראים קבוצות. ליסודות באותה קבוצה יש בדרך כלל אותו מספר אלקטרונים חיצוניים, ולכן הם מגיבים באופן דומה: המתכות האלקליות בקבוצה 1 מגיבות כולן עם מים, והגזים האצילים בקבוצה 18 כמעט אינם מגיבים עם דבר.

7 השורות האופקיות נקראות מחזורים. מספר המחזור אומר לכם בכמה קליפות אלקטרונים משתמש האטום; לנתרן, במחזור 3, יש אלקטרונים בשלוש קליפות. כשנעים לאורך מחזור, לכל יסוד יש פרוטון אחד ואלקטרון אחד יותר מלקודם לו, והיסודות משתנים בהדרגה ממתכות משמאל ללא-מתכות מימין.

מתכות, אל-מתכות ושתי השורות בתחתית

קו "מדרגות" משונן בצד ימין של הטבלה מפריד בין מתכות לאל-מתכות. יותר מ-80 מהיסודות הם מתכות, והן ממלאות את הצד השמאלי ואת האמצע. אל-מתכות כמו פחמן, חנקן, חמצן, ההלוגנים והגזים האצילים נמצאות בפינה הימנית העליונה; גם מימן הוא אל-מתכת, אף שהוא ממוקם בראש קבוצה 1. מתכות למחצה כמו סיליקון נמצאות לאורך המדרגות ויש להן תכונות משני הסוגים.

שתי השורות הנפרדות מתחת לטבלה הראשית הן הלנתנידים (יסודות 57–71) והאקטינידים (יסודות 89–103). מקומם במחזורים 6 ו-7, אך הם מודפסים למטה כדי שהטבלה תישאר ברוחב נוח.

מדוע הטבלה המחזורית שימושית

כשאתם יודעים את מקומו של יסוד, אפשר לנבא איך הוא מתנהג. נתרן נמצא בקבוצה 1, ולכן הוא מאבד אלקטרון אחד ויוצר Na⁺; כלור נמצא בקבוצה 17, ולכן הוא מקבל אחד ויוצר Cl⁻. אחד מכל סוג מאזן, ולכן מלח שולחן הוא NaCl. אותה הנמקה עוזרת לנבא נוסחאות, מטענים וסוגי קשרים בלי לשנן כל עובדה.