عنصر الجدول الاتحاد الأفريقي. القانون الدوري د

اكتشاف الجدول الدوري على يد ديمتري مندلييف العناصر الكيميائيةفي مارس 1869 أصبح طفرة حقيقية في الكيمياء. تمكن العالم الروسي من تنظيم المعرفة حول العناصر الكيميائية وتقديمها في شكل جدول، والذي لا يزال يتعين على تلاميذ المدارس دراسته في دروس الكيمياء. أصبح الجدول الدوري الأساس للتطور السريع لهذا المجمع و علم مثير للاهتماموتاريخ اكتشافه محاط بالأساطير والخرافات. سيكون من المثير للاهتمام لجميع المهتمين بالعلم معرفة الحقيقة حول كيفية اكتشاف مندليف لجدول العناصر الدورية.

تاريخ الجدول الدوري: كيف بدأ كل شيء

جرت محاولات لتصنيف وتنظيم العناصر الكيميائية المعروفة قبل فترة طويلة من ظهور ديمتري مندليف. اقترح علماء مشهورون مثل دوبرينر ونيولاندز وماير وآخرون أنظمتهم للعناصر. ومع ذلك، نظرًا لنقص البيانات حول العناصر الكيميائية وكتلها الذرية الصحيحة، لم تكن الأنظمة المقترحة موثوقة تمامًا.

يبدأ تاريخ اكتشاف الجدول الدوري في عام 1869، عندما أخبر عالم روسي في اجتماع للجمعية الكيميائية الروسية زملائه عن اكتشافه. وفي الجدول الذي اقترحه العالم، تم ترتيب العناصر الكيميائية حسب خصائصها التي يضمنها حجم وزنها الجزيئي.

ومن السمات المثيرة للاهتمام في الجدول الدوري أيضًا وجود خلايا فارغة، والتي كانت مليئة في المستقبل بالعناصر الكيميائية المفتوحة التي تنبأ بها العالم (الجرمانيوم، الغاليوم، السكانديوم). منذ اكتشاف الجدول الدوري، تم إجراء الإضافات والتعديلات عليه عدة مرات. أضاف مندليف مع الكيميائي الاسكتلندي ويليام رامزي مجموعة من الغازات الخاملة (المجموعة صفر) إلى الجدول.

في وقت لاحق، كان تاريخ الجدول الدوري Mendeleev مرتبطا مباشرة بالاكتشافات في علم آخر - الفيزياء. يستمر العمل على جدول العناصر الدورية حتى يومنا هذا، ويضيف العلماء المعاصرون عناصر كيميائية جديدة عند اكتشافها. من الصعب المبالغة في تقدير أهمية النظام الدوري لديمتري مندليف، وذلك بفضله:

• تم تنظيم المعرفة حول خصائص العناصر الكيميائية المكتشفة بالفعل؛
• أصبح من الممكن التنبؤ باكتشاف عناصر كيميائية جديدة؛
• بدأت فروع الفيزياء مثل الفيزياء الذرية والفيزياء النووية في التطور؛

هناك العديد من الخيارات لتصوير العناصر الكيميائية حسب القانون الدوري، ولكن الخيار الأكثر شهرة وشيوعًا هو الجدول الدوري المألوف لدى الجميع.

الخرافات والحقائق حول إنشاء الجدول الدوري

المفهوم الخاطئ الأكثر شيوعًا في تاريخ اكتشاف الجدول الدوري هو أن العالم رآه في المنام. في الواقع، دحض ديمتري مندليف نفسه هذه الأسطورة وذكر أنه كان يفكر في القانون الدوري لسنوات عديدة. لتنظيم العناصر الكيميائية، قام بكتابة كل عنصر منها على بطاقة منفصلة وقام بدمجها مع بعضها البعض بشكل متكرر، وترتيبها في صفوف اعتمادًا على خصائصها المتشابهة.

يمكن تفسير الأسطورة حول الحلم "النبوي" للعالم من خلال حقيقة أن مندليف عمل على تنظيم العناصر الكيميائية لأيام متتالية، يتخللها نوم قصير. ومع ذلك، فإن العمل الجاد والموهبة الطبيعية للعالم فقط هي التي أعطت النتيجة التي طال انتظارها وزودت ديمتري مندليف بالشهرة العالمية.

يضطر العديد من الطلاب في المدرسة، وأحيانًا في الجامعة، إلى حفظ الجدول الدوري أو على الأقل التنقل فيه بشكل تقريبي. للقيام بذلك، يجب على الشخص ليس فقط ذاكرة جيدة، ولكن أيضًا للتفكير بشكل منطقي، وربط العناصر في مجموعات وفئات منفصلة. تعد دراسة الجدول أسهل بالنسبة لأولئك الأشخاص الذين يحافظون باستمرار على أدمغتهم في حالة جيدة من خلال الخضوع للتدريب على BrainApps.

ربما تكونون قد شاهدتم جميعًا الجدول الدوري للعناصر. من الممكن أنها لا تزال تطاردك في أحلامك، أو ربما هي في الوقت الحالي مجرد خلفية مرئية تزين جدار الفصل الدراسي في المدرسة. ومع ذلك، هناك ما هو أكثر بكثير مما تراه العين في هذه المجموعة العشوائية من الخلايا.

يحتوي الجدول الدوري (أو PT، كما سنسميه من وقت لآخر خلال هذه المقالة)، والعناصر التي يتكون منها، على ميزات ربما لم تخمنها من قبل. بدءًا من إنشاء الجدول وحتى إضافة العناصر النهائية إليه، إليك عشر حقائق لا يعرفها معظم الناس.

10. تلقى مندليف المساعدة

تم استخدام الجدول الدوري منذ عام 1869، عندما تم تجميعه بواسطة متضخمة لحية كثيفةديمتري مندليف. يعتقد معظم الناس أن مندليف كان الوحيد الذي عمل على هذه الطاولة، وبفضل هذا أصبح الكيميائي الأكثر ذكاءً في هذا القرن. ومع ذلك، فقد ساعدت جهوده العديد من العلماء الأوروبيين الذين قدموا مساهمات مهمة في استكمال هذه المجموعة الهائلة من العناصر.

يُعرف مندليف على نطاق واسع بأنه أبو الجدول الدوري، ولكن عندما قام بتجميعه، لم تكن جميع عناصر الجدول قد تم اكتشافها بعد. كيف أصبح هذا ممكنا؟ العلماء مشهورون بجنونهم..

9. أحدث العناصر المضافة

صدق أو لا تصدق، الجدول الدوري لم يتغير كثيرًا منذ الخمسينيات. ومع ذلك، في 2 ديسمبر 2016، تمت إضافة أربعة عناصر جديدة دفعة واحدة: النيهونيوم (العنصر رقم 113)، موسكوفيوم (العنصر رقم 115)، تينيسين (العنصر رقم 117) وأوجانيسون (العنصر رقم 118). لم تحصل هذه العناصر الجديدة على أسمائها إلا في يونيو/حزيران 2016، حيث كانت هناك حاجة إلى مراجعة لمدة خمسة أشهر قبل إضافتها رسميًا إلى حزب العمال.

تم تسمية ثلاثة عناصر بأسماء المدن أو الولايات التي تم الحصول عليها فيها، وتم تسمية أوغانيسون على اسم عالم الفيزياء النووية الروسي يوري أوغانيسيان لمساهمته في الحصول على هذا العنصر.

8. ما هو الحرف غير الموجود في الجدول؟

هناك 26 حرفًا في الأبجدية اللاتينية، ولكل منها أهمية. ومع ذلك، قرر مندليف عدم ملاحظة ذلك. ألقِ نظرة على الطاولة وأخبرني ما هي الرسالة غير المحظوظة؟ تلميح: ابحث بالترتيب واثني أصابعك بعد كل حرف تجده. نتيجة لذلك، ستجد الحرف "المفقود" (إذا كان لديك الأصابع العشرة في يديك). هل خمنت ذلك؟ هذا هو الحرف رقم 10، الحرف "ي".

يقولون أن "واحد" هو عدد الأشخاص الوحيدين. لذا، ربما ينبغي لنا أن نسمي الحرف "J" حرف المفرد؟ لكن هنا حقيقة ممتعة: معظم الأولاد المولودين في الولايات المتحدة عام 2000 تم إعطاؤهم أسماء تبدأ بهذا الحرف. وبالتالي فإن هذه الرسالة لم تمر دون الاهتمام الواجب.

7. العناصر المركبة

وكما تعلم، يوجد حاليًا 118 عنصرًا في الجدول الدوري. هل يمكنك تخمين عدد العناصر الـ 118 التي تم الحصول عليها في المختبر؟ من القائمة العامة بأكملها، يمكن العثور على 90 عنصرًا فقط في الظروف الطبيعية.

هل تعتقد أن 28 عنصرًا تم إنشاؤه بشكل مصطنع هو عدد كبير؟ حسنًا، فقط خذ كلامي على محمل الجد. لقد تم تصنيعها منذ عام 1937، ويستمر العلماء في القيام بذلك حتى اليوم. يمكنك العثور على كل هذه العناصر في الجدول. أنظر إلى العناصر من 95 إلى 118، كل هذه العناصر غير موجودة على كوكبنا وتم تصنيعها في المختبرات. وكذلك الأمر بالنسبة للعناصر المرقمة 43، 61، 85، 87.

6. العنصر 137

في منتصف القرن العشرين، أدلى عالم مشهور يدعى ريتشارد فاينمان ببيان بصوت عال إلى حد ما، أذهل العالم العلمي بأكمله لكوكبنا. ووفقا له، إذا اكتشفنا العنصر 137، فلن نتمكن من تحديد عدد البروتونات والنيوترونات فيه. الرقم 1/137 جدير بالملاحظة لأنه يمثل قيمة ثابت البنية الدقيقة، الذي يصف احتمالية امتصاص الإلكترون للفوتون أو انبعاثه. من الناحية النظرية، يجب أن يحتوي العنصر رقم 137 على 137 إلكترونًا وفرصة 100 بالمائة لامتصاص الفوتون. سوف تدور إلكتروناتها بسرعة الضوء. والأمر الأكثر إثارة للدهشة هو أن إلكترونات العنصر 139 يجب أن تدور بسرعة أكبر من سرعة الضوء حتى تتمكن من الوجود.

هل سئمت من الفيزياء بعد؟ ربما يهمك معرفة أن الرقم 137 يجمع ثلاثة مجالات مهمة في الفيزياء: نظرية سرعة الضوء، وميكانيكا الكم، والكهرومغناطيسية. منذ أوائل القرن العشرين، تكهن الفيزيائيون بأن الرقم 137 يمكن أن يكون أساسًا للنظرية الموحدة الكبرى التي تشمل المجالات الثلاثة المذكورة أعلاه. من المسلم به أن هذا يبدو أمرًا لا يصدق مثل أساطير الأجسام الطائرة المجهولة ومثلث برمودا.

5. ماذا يمكنك أن تقول عن الأسماء؟

جميع أسماء العناصر تقريبًا لها معنى ما، على الرغم من أنه ليس واضحًا على الفور. لا يتم إعطاء أسماء العناصر الجديدة بشكل تعسفي. أود فقط تسمية العنصر بالكلمة الأولى التي تتبادر إلى ذهني. على سبيل المثال، "كيرفلومب". ليس سيئا في رأيي.

عادةً ما تنقسم أسماء العناصر إلى واحدة من خمس فئات رئيسية. الأول هو أسماء العلماء المشهورين، والنسخة الكلاسيكية هي أينشتاينيوم. بالإضافة إلى ذلك، يمكن تسمية العناصر بناءً على الأماكن التي تم تسجيلها فيها لأول مرة، مثل الجرمانيوم والأمريسيوم والغاليوم وما إلى ذلك. ويتم استخدام أسماء الكواكب كخيار إضافي. تم اكتشاف عنصر اليورانيوم لأول مرة بعد وقت قصير من اكتشاف كوكب أورانوس. يمكن أن يكون للعناصر أسماء مرتبطة بالأساطير، على سبيل المثال، هناك التيتانيوم، الذي سمي على اسم العمالقة اليونانيين القدماء، والثوريوم، الذي سمي على اسم إله الرعد الإسكندنافي (أو النجم "المنتقم"، اعتمادًا على ما تفضله).

وأخيرًا، هناك أسماء تصف خواص العناصر. يأتي الأرجون من الكلمة اليونانية "أرغوس"، والتي تعني "كسول" أو "بطيء". ويشير الاسم إلى أن هذا الغاز غير نشط. البروم هو عنصر آخر يأتي اسمه من كلمة يونانية. "بروموس" تعني "الرائحة الكريهة"، وهي تصف إلى حد كبير رائحة البروم.

4. هل كان إنشاء الجدول بمثابة "لحظة اكتشاف"؟

إذا كنت تحب لعب الورق، فهذه الحقيقة لك. احتاج مندليف إلى ترتيب جميع العناصر بطريقة أو بأخرى وإيجاد نظام لذلك. بطبيعة الحال، لإنشاء جدول الفئات، التفت إلى سوليتير (حسنا، ماذا؟) سجل مندليف الوزن الذري لكل عنصر على بطاقة منفصلة، ​​ثم بدأ في وضع لعبة سوليتير المتقدمة الخاصة به. وقام بترتيب العناصر حسب خواصها المحددة ثم رتبها في كل عمود حسب وزنها الذري.

لا يستطيع العديد من الأشخاص لعب لعبة السوليتير العادية، لذا فإن لعبة السوليتير هذه مثيرة للإعجاب. ماذا سيحدث بعد؟ من المحتمل أن يقوم شخص ما، بمساعدة الشطرنج، بإحداث ثورة في الفيزياء الفلكية أو إنشاء صاروخ قادر على الوصول إلى أطراف المجرة. يبدو أنه لن يكون هناك أي شيء غير عادي في هذا، مع الأخذ في الاعتبار أن مندليف كان قادرًا على الحصول على مثل هذه النتيجة البارعة باستخدام مجموعة أوراق اللعب العادية فقط.

3. الغازات النبيلة سيئة الحظ

هل تتذكر كيف صنفنا الأرجون على أنه العنصر الأكثر كسلاً وأبطأ في تاريخ كوننا؟ ويبدو أن مندليف تغلب عليه نفس المشاعر. عندما تم الحصول على الأرجون النقي لأول مرة في عام 1894، لم يتناسب مع أي من أعمدة الجدول، لذلك بدلاً من البحث عن حل، قرر العالم ببساطة إنكار وجوده.

والأمر الأكثر إثارة للدهشة هو أن الأرجون لم يكن العنصر الوحيد الذي عانى في البداية من هذا المصير. بالإضافة إلى الأرجون، ظلت خمسة عناصر أخرى غير مصنفة. أثر هذا على غاز الرادون والنيون والكريبتون والهيليوم والزينون - وأنكر الجميع وجودهم لمجرد أن مندليف لم يتمكن من العثور على مكان لهم في الجدول. وبعد عدة سنوات من إعادة الترتيب والتصنيف، كانت هذه العناصر (التي تسمى الغازات النبيلة) محظوظة أخيرًا بما يكفي للانضمام إلى نادي العناصر المعترف بها على أنها موجودة بالفعل.

2. الحب الذري

نصيحة لكل من يعتبر نفسه رومانسيا. خذ نسخة ورقية من الجدول الدوري واقطع جميع الأعمدة الوسطى المعقدة وغير الضرورية نسبيًا بحيث يتبقى لديك 8 أعمدة (سيكون لديك شكل "قصير" من الجدول). قم بطيها في منتصف المجموعة الرابعة - وستكتشف العناصر التي يمكنها تكوين مركبات مع بعضها البعض.

العناصر التي "تقبل" عند طيها تكون قادرة على تكوين مركبات مستقرة. هذه العناصر لها هياكل إلكترونية متكاملة وسوف تتحد مع بعضها البعض. وإذا لم يكن كذلك الحب الحقيقيمثل روميو وجولييت أو شريك وفيونا - فأنا لا أعرف ما هو الحب.

1. قواعد الكربون

يحاول كاربون أن يكون في مركز اللعبة. تعتقد أنك تعرف كل شيء عن الكربون، لكنك لا تعرفه؛ فهو أكثر أهمية بكثير مما تدرك. هل تعلم أنه موجود في أكثر من نصف المركبات المعروفة؟ وماذا عن حقيقة أن 20% من وزن جميع الكائنات الحية يتكون من الكربون؟ إنه أمر غريب حقًا، لكن استعد: كل ذرة كربون في جسمك كانت ذات يوم جزءًا من فصيل ثاني أكسيد الكربونفي الغلاف الجوي. الكربون ليس فقط العنصر الفائق لكوكبنا، بل هو رابع أكثر العناصر وفرة في الكون بأكمله.

إذا كان الجدول الدوري يشبه الحفلة، فإن الكربون هو المضيف الرئيسي. ويبدو أنه الوحيد الذي يعرف كيف ينظم كل شيء بشكل صحيح. حسنًا، من بين أمور أخرى، هذا هو العنصر الرئيسي لجميع أنواع الألماس، لذلك على الرغم من تدخله، فإنه يتألق أيضًا!

النظام الدوري للعناصر الكيميائية هو تصنيف للعناصر الكيميائية أنشأه D. I. Mendeleev على أساس القانون الدوري الذي اكتشفه في عام 1869.

دي آي مندليف

وفقًا للصيغة الحديثة لهذا القانون، في سلسلة مستمرة من العناصر مرتبة حسب زيادة حجم الشحنة الموجبة لنواة ذراتها، تتكرر العناصر ذات الخصائص المتشابهة بشكل دوري.

يتكون الجدول الدوري للعناصر الكيميائية، المعروض على شكل جدول، من فترات وسلاسل ومجموعات.

في بداية كل فترة (عدا الفترة الأولى) يكون العنصر قد نطق بخصائص معدنية (معدن قلوي).

رموز جدول الألوان: 1 - العلامة الكيميائية للعنصر؛ 2 - الاسم؛ 3 - الكتلة الذرية (الوزن الذري)؛ 4 - الرقم التسلسلي؛ 5- توزيع الإلكترونات عبر الطبقات.

مع زيادة العدد الذري لعنصر ما، بما يعادل الشحنة الموجبة لنواة ذرته، تضعف الخواص المعدنية تدريجياً وتزداد الخواص غير المعدنية. العنصر قبل الأخير في كل فترة هو عنصر ذو خصائص غير معدنية واضحة ()، والأخير هو غاز خامل. في الفترة الأولى يوجد عنصران، في الثانية والثالثة - 8 عناصر، في الرابعة والخامسة - 18، في السادسة - 32 وفي السابعة (الفترة غير المكتملة) - 17 عنصرًا.

تسمى الفترات الثلاث الأولى بالفترات الصغيرة، وتتكون كل منها من صف أفقي واحد؛ الباقي - في فترات كبيرة، كل منها (باستثناء الفترة السابعة) يتكون من صفين أفقيين - زوجي (علوي) وغريب (سفلي). في صفوف متساوية فترات طويلةتم العثور على المعادن فقط. تتغير خصائص العناصر في هذه المتسلسلة قليلاً مع زيادة العدد الترتيبي. تتغير خصائص العناصر في الصفوف الفردية لفترات كبيرة. في الفترة السادسة، يتبع اللانثانوم 14 عنصرًا، متشابهة جدًا في الخواص الكيميائية. هذه العناصر، التي تسمى اللانثانيدات، مدرجة بشكل منفصل أسفل الجدول الرئيسي. يتم عرض الأكتينيدات، وهي العناصر التي تلي الأكتينيوم، بشكل مشابه في الجدول.

يحتوي الجدول على تسع مجموعات رأسية. رقم المجموعة، مع استثناءات نادرة، يساوي أعلى تكافؤ إيجابي لعناصر هذه المجموعة. وتنقسم كل مجموعة، باستثناء الصفر والثامن، إلى مجموعات فرعية. - الرئيسي (الموجود على اليمين) والثانوي. في المجموعات الفرعية الرئيسية، مع زيادة العدد الذري، تصبح الخواص المعدنية للعناصر أقوى وتضعف الخواص غير المعدنية.

وبالتالي، الكيميائية والسلسلة الخصائص الفيزيائيةيتم تحديد العناصر حسب المساحة المحتلة هذا العنصرفي الجدول الدوري.

العناصر الحيوية، أي العناصر التي تتكون منها الكائنات الحية وتؤدي وظيفة معينة فيها الدور البيولوجي، تشغل الجزء العلويالجداول الدورية. الخلايا التي تشغلها العناصر التي تشكل الجزء الأكبر (أكثر من 99٪) من المادة الحية تكون ملونة باللون الأزرق اللون الوردي- الخلايا التي تشغلها العناصر الدقيقة (انظر).

يعد الجدول الدوري للعناصر الكيميائية أعظم إنجاز للعلوم الطبيعية الحديثة وتعبيرًا حيًا عن قوانين الطبيعة الجدلية الأكثر عمومية.

أنظر أيضا، الوزن الذري.

النظام الدوري للعناصر الكيميائية هو تصنيف طبيعي للعناصر الكيميائية أنشأه D. I. Mendeleev على أساس القانون الدوري الذي اكتشفه في عام 1869.

في صياغته الأصلية، ذكر القانون الدوري لـ D. I. Mendeleev أن خصائص العناصر الكيميائية، وكذلك أشكال وخصائص مركباتها، تعتمد بشكل دوري على الأوزان الذرية للعناصر. وفي وقت لاحق، مع تطور عقيدة بنية الذرة، تبين أن أكثر من ذلك وصف دقيقكل عنصر ليس الوزن الذري (انظر)، ولكن قيمة الشحنة الموجبة لنواة ذرة العنصر، تساوي الرقم التسلسلي (الذري) لهذا العنصر في النظام الدوري لـ D. I. Mendeleev. عدد الشحنات الموجبة الموجودة على نواة الذرة يساوي عدد الإلكترونات المحيطة بنواة الذرة، حيث أن الذرات ككل متعادلة كهربائيا. وفي ضوء هذه المعطيات يتم صياغة القانون الدوري على النحو التالي: تعتمد خصائص العناصر الكيميائية، وكذلك أشكال وخصائص مركباتها، بشكل دوري على حجم الشحنة الموجبة لنوى ذراتها. وهذا يعني أنه في سلسلة مستمرة من العناصر مرتبة حسب زيادة الشحنات الموجبة لنواة ذراتها، فإن العناصر ذات الخصائص المماثلة سوف تتكرر بشكل دوري.

ويرد الشكل الجدولي للجدول الدوري للعناصر الكيميائية في الشكل الحديث. وتتكون من فترات وسلاسل ومجموعات. تمثل الدورة سلسلة أفقية متتالية من العناصر مرتبة حسب زيادة الشحنة الموجبة لنواة ذراتها.

في بداية كل فترة (ما عدا الأولى) يوجد عنصر ذو خصائص معدنية واضحة (معدن قلوي). وبعد ذلك، مع زيادة الرقم التسلسلي، تضعف الخواص المعدنية للعناصر تدريجياً وتزداد الخواص غير المعدنية. العنصر قبل الأخير في كل فترة هو عنصر ذو خصائص غير معدنية واضحة (الهالوجين)، والأخير هو غاز خامل. تتكون الفترة الأولى من عنصرين، دور المعدن القلوي والهالوجين هنا يلعبه الهيدروجين في وقت واحد. تشتمل كل من الفترتين الثانية والثالثة على 8 عناصر، والتي وصفها مندليف بأنها نموذجية. تحتوي كل من الفترتين IV وV على 18 عنصرًا، VI-32. لم تكتمل الفترة السابعة بعد ويتم تجديدها بعناصر تم إنشاؤها بشكل مصطنع؛ يوجد حاليًا 17 عنصرًا في هذه الفترة. تسمى الفترات الأولى والثانية والثالثة صغيرة، كل منها يتكون من صف أفقي واحد، من الرابع إلى السابع كبيرة: وهي (باستثناء السابع) تتضمن صفين أفقيين - زوجي (علوي) وغريب (سفلي). في الصفوف الزوجية ذات الفترات الكبيرة توجد معادن فقط، ويتم التعبير بشكل ضعيف عن التغير في خصائص العناصر في الصف من اليسار إلى اليمين.

في السلاسل الفردية لفترات كبيرة، تتغير خصائص العناصر في السلسلة بنفس الطريقة التي تتغير بها خصائص العناصر النموذجية. في الصف الزوجي من الفترة السادسة، بعد اللانثانم، هناك 14 عنصرًا [تسمى اللانثانيدات (انظر)، اللانثانيدات، عناصر أرضية نادرة]، تشبه في الخواص الكيميائية اللانثانوم وبعضها البعض. وترد قائمة بها بشكل منفصل أسفل الجدول.

العناصر التالية للأكتينيوم - الأكتينيدات (الأكتينيدات) - مدرجة بشكل منفصل ومدرجة أسفل الجدول.

في الجدول الدوري للعناصر الكيميائية، توجد تسع مجموعات عموديًا. رقم المجموعة يساوي أعلى تكافؤ إيجابي (انظر) لعناصر هذه المجموعة. الاستثناءات هي الفلور (يمكن أن يكون أحادي التكافؤ سلبيًا فقط) والبروم (لا يمكن أن يكون سباعي التكافؤ)؛ بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن يظهر النحاس والفضة والذهب تكافؤًا أكبر من +1 (Cu-1 و2 وAg وAu-1 و3)، ومن عناصر المجموعة الثامنة، فقط الأوسيميوم والروثينيوم لهما تكافؤ +8 . وتنقسم كل مجموعة، باستثناء الثامنة والصفر، إلى مجموعتين فرعيتين: المجموعة الرئيسية (الموجودة على اليمين) والثانوية. تشمل المجموعات الفرعية الرئيسية عناصر وعناصر نموذجية لفترات طويلة، وتشمل المجموعات الفرعية الثانوية فقط عناصر لفترات طويلة، علاوة على ذلك، المعادن.

من حيث الخواص الكيميائية، تختلف عناصر كل مجموعة فرعية من مجموعة معينة اختلافًا كبيرًا عن بعضها البعض، ويكون التكافؤ الإيجابي الأعلى هو نفسه لجميع عناصر مجموعة معينة. في المجموعات الفرعية الرئيسية، من الأعلى إلى الأسفل، يتم تقوية الخواص المعدنية للعناصر وتضعف الخواص غير المعدنية (على سبيل المثال، الفرانسيوم هو العنصر ذو الخواص المعدنية الأكثر وضوحًا، والفلور غير معدني). وهكذا فإن مكان العنصر في نظام مندليف الدوري (الرقم الترتيبي) يحدد خصائصه، وهي متوسط ​​خصائص العناصر المجاورة عموديًا وأفقيًا.

بعض مجموعات العناصر لها أسماء خاصة. وبالتالي، فإن عناصر المجموعات الفرعية الرئيسية للمجموعة الأولى تسمى المعادن القلوية، المجموعة الثانية - المعادن الأرضية القلوية، المجموعة السابعة - الهالوجينات، العناصر الموجودة خلف اليورانيوم - ما بعد اليورانيوم. العناصر التي تشكل الكائنات الحية تشارك في عمليات التمثيل الغذائي ولها وضوحا الدور البيولوجي، وتسمى العناصر الحيوية. كلهم يحتلون الجزء العلوي من طاولة D. I. Mendeleev. هذه هي في المقام الأول O، C، H، N، Ca، P، K، S، Na، Cl، Mg و Fe، والتي تشكل الجزء الأكبر من المادة الحية (أكثر من 99٪). الأماكن التي تشغلها هذه العناصر في الجدول الدوري ملونة باللون الأزرق الفاتح. تسمى العناصر الحيوية، التي يوجد عدد قليل جدًا منها في الجسم (من 10 -3 إلى 10 -14٪)، بالعناصر الدقيقة (انظر). في خلايا النظام الدوري، ملطخة أصفريتم وضع العناصر الدقيقة التي تم إثبات أهميتها الحيوية بالنسبة للبشر.

وفقا لنظرية التركيب الذري (انظر الذرة)، فإن الخواص الكيميائية للعناصر تعتمد بشكل رئيسي على عدد الإلكترونات الموجودة في غلاف الإلكترون الخارجي. يتم تفسير التغير الدوري في خصائص العناصر مع زيادة الشحنة الموجبة للنواة الذرية من خلال التكرار الدوري لبنية الغلاف الإلكتروني الخارجي (مستوى الطاقة) للذرات.

في الفترات الصغيرة، مع زيادة الشحنة الموجبة للنواة، يزداد عدد الإلكترونات في الغلاف الخارجي من 1 إلى 2 في الفترة الأولى ومن 1 إلى 8 في الفترتين الثانية والثالثة. ومن هنا تغير خواص العناصر في الفترة من فلز قلوي إلى غاز خامل. الغلاف الإلكتروني الخارجي، الذي يحتوي على 8 إلكترونات، مكتمل ومستقر طاقيًا (عناصر المجموعة صفر خاملة كيميائيًا).

في فترات طويلة في صفوف متساوية، مع زيادة الشحنة الموجبة للنواة، يظل عدد الإلكترونات في الغلاف الخارجي ثابتًا (1 أو 2) ويمتلئ الغلاف الخارجي الثاني بالإلكترونات. ومن هنا التغير البطيء في خصائص العناصر في الصفوف الزوجية. في السلسلة الفردية من الفترات الكبيرة، مع زيادة شحنة النوى، يمتلئ الغلاف الخارجي بالإلكترونات (من 1 إلى 8) وتتغير خصائص العناصر بنفس الطريقة التي تتغير بها خصائص العناصر النموذجية.

عدد الأغلفة الإلكترونية في الذرة يساوي رقم الدورة. تحتوي ذرات عناصر المجموعات الفرعية الرئيسية على عدد من الإلكترونات في أغلفتها الخارجية يساوي رقم المجموعة. تحتوي ذرات عناصر المجموعات الفرعية الجانبية على إلكترون أو إلكترونين في غلافها الخارجي. وهذا ما يفسر الاختلاف في خصائص عناصر المجموعتين الفرعية الرئيسية والثانوية. يشير رقم المجموعة إلى العدد المحتمل من الإلكترونات التي يمكنها المشاركة في تكوين روابط كيميائية (التكافؤ) (انظر الجزيء)، لذلك تسمى هذه الإلكترونات بالتكافؤ. بالنسبة لعناصر المجموعات الفرعية الجانبية، ليست إلكترونات الأغلفة الخارجية فقط هي التكافؤ، ولكن أيضًا إلكترونات الأغلفة قبل الأخيرة. ويشار إلى عدد وبنية الأغلفة الإلكترونية في الجدول الدوري المصاحب للعناصر الكيميائية.

القانون الدوري لـ D. I. Mendeleev والنظام القائم عليه حصريًا أهمية عظيمةفي العلم والممارسة. وكان القانون والنظام الدوري هو الأساس لاكتشاف العناصر الكيميائية الجديدة، تعريف دقيقأوزانها الذرية، تطور عقيدة بنية الذرات، وضع القوانين الجيوكيميائية لتوزيع العناصر في القشرة الأرضية وتطورها الأفكار الحديثةحول المادة الحية التي يتوافق تركيبها والأنماط المرتبطة بها مع النظام الدوري. يتم أيضًا تحديد النشاط البيولوجي للعناصر ومحتواها في الجسم إلى حد كبير من خلال المكان الذي تحتله في الجدول الدوري لمندليف. وهكذا، مع زيادة الرقم التسلسلي في عدد من المجموعات، تزداد سمية العناصر وينخفض ​​محتواها في الجسم. إن القانون الدوري هو تعبير واضح عن القوانين الجدلية الأكثر عمومية لتطور الطبيعة.

أقسام الجدول الدوري المصنفة 15 يونيو 2018

لقد سمع الكثيرون عن ديمتري إيفانوفيتش مندلييف وعن "القانون الدوري للتغيرات في خواص العناصر الكيميائية في المجموعات والمتسلسلات" الذي اكتشفه في القرن التاسع عشر (1869) (اسم المؤلف للجدول هو "النظام الدوري للعناصر في المجموعات والمسلسلات").

كان اكتشاف جدول العناصر الكيميائية الدورية أحد المعالم المهمة في تاريخ تطور الكيمياء كعلم. مكتشف الجدول هو العالم الروسي ديمتري مندليف. تمكن عالم استثنائي ذو نظرة علمية واسعة من الجمع بين جميع الأفكار حول طبيعة العناصر الكيميائية في مفهوم واحد متماسك.

تاريخ فتح الجدول

بحلول منتصف القرن التاسع عشر، تم اكتشاف 63 عنصرًا كيميائيًا، وقد بذل العلماء في جميع أنحاء العالم محاولات متكررة لدمج جميع العناصر الموجودة في مفهوم واحد. واقترح ترتيب العناصر حسب زيادة الكتلة الذرية وتقسيمها إلى مجموعات حسب التشابه الخواص الكيميائية.

في عام 1863، اقترح الكيميائي والموسيقي جون ألكسندر نيولاند نظريته، الذي اقترح مخططًا للعناصر الكيميائية مشابهًا لذلك الذي اكتشفه مندليف، لكن عمل العالم لم يؤخذ على محمل الجد من قبل المجتمع العلمي نظرًا لحقيقة أن المؤلف كان مفتونًا به. من خلال البحث عن الانسجام وربط الموسيقى بالكيمياء.

في عام 1869، نشر مندليف مخططه للجدول الدوري في مجلة الجمعية الكيميائية الروسية وأرسل إشعارًا بالاكتشاف إلى كبار المسؤولين. علماء العالم. بعد ذلك، قام الكيميائي بتنقيح وتحسين المخطط بشكل متكرر حتى اكتسب مظهره المعتاد.

جوهر اكتشاف مندليف هو أنه مع زيادة الكتلة الذرية، تتغير الخواص الكيميائية للعناصر ليس رتابة، ولكن بشكل دوري. بعد عدد معين من العناصر ذات الخصائص المختلفة، تبدأ الخصائص في التكرار. وهكذا فإن البوتاسيوم يشبه الصوديوم، والفلور يشبه الكلور، والذهب يشبه الفضة والنحاس.

وفي عام 1871، قام مندلييف أخيرًا بدمج الأفكار في القانون الدوري. توقع العلماء اكتشاف العديد من العناصر الكيميائية الجديدة ووصفوا خواصها الكيميائية. بعد ذلك، تم تأكيد حسابات الكيميائي بالكامل - يتوافق الغاليوم والسكانديوم والجرمانيوم تمامًا مع الخصائص التي نسبها مندليف إليهم.

ولكن ليس كل شيء بهذه البساطة وهناك بعض الأشياء التي لا نعرفها.

قليل من الناس يعرفون أن D. I. كان مندليف واحدًا من أوائل العلماء الروس المشهورين عالميًا في أواخر القرن التاسع عشر، والذين دافعوا في العلوم العالمية عن فكرة الأثير ككيان جوهري عالمي، والذي أعطاه أهمية علمية وتطبيقية أساسية في الكشف عن أسرار الوجود وتحسين الحياة الاقتصادية للناس.

هناك رأي مفاده أن الجدول الدوري للعناصر الكيميائية الذي يدرس رسميا في المدارس والجامعات هو مزور. أعطى مندليف نفسه في عمله المعنون "محاولة لفهم كيميائي للأثير العالمي" طاولة مختلفة قليلاً.

آخر مرة تم نشر الجدول الدوري الحقيقي في شكل غير مشوه كان في عام 1906 في سانت بطرسبرغ (كتاب "أساسيات الكيمياء"، الطبعة الثامنة).

الاختلافات واضحة: تم نقل المجموعة الصفرية إلى المجموعة الثامنة، وتم استبعاد العنصر الأخف من الهيدروجين، والذي يجب أن يبدأ به الجدول والذي يسمى تقليديًا النيوتونيوم (الأثير)، تمامًا.

نفس الطاولة خلدها الرفيق "الطاغية الدموي". ستالين في سانت بطرسبرغ، شارع موسكوفسكي. 19. فنيم ايم. D. I. Mendeleeva (معهد عموم روسيا لأبحاث المقاييس)

تم صنع الجدول التذكاري للجدول الدوري للعناصر الكيميائية بواسطة D. I. Mendeleev بالفسيفساء تحت إشراف أستاذ أكاديمية الفنون V. A. Frolov (التصميم المعماري لـ Krichevsky). يعتمد النصب التذكاري على جدول من الطبعة الثامنة الأخيرة (1906) لكتاب أساسيات الكيمياء لدي آي مينديليف. العناصر المكتشفة خلال حياة D. I. مندليف موضحة باللون الأحمر. العناصر المكتشفة من 1907 إلى 1934 ، موضح باللون الأزرق.

لماذا وكيف حدث أنهم كذبوا علينا بهذه الوقاحة والصراحة؟

مكان ودور الأثير العالمي في الجدول الحقيقي لـ D. I. Mendeleev

لقد سمع الكثيرون عن ديمتري إيفانوفيتش مندلييف وعن "القانون الدوري للتغيرات في خواص العناصر الكيميائية في المجموعات والمتسلسلات" الذي اكتشفه في القرن التاسع عشر (1869) (اسم المؤلف للجدول هو "النظام الدوري للعناصر في المجموعات والمسلسلات").

لقد سمع الكثيرون أيضًا أن د. كان مندليف هو المنظم والزعيم الدائم (1869-1905) للجمعية العلمية العامة الروسية المسماة "الجمعية الكيميائية الروسية" (منذ عام 1872 - "الجمعية الفيزيائية والكيميائية الروسية")، والتي نشرت طوال وجودها المجلة المشهورة عالميًا ZhRFKhO، حتى حتى تصفية الجمعية ومجلتها من قبل أكاديمية العلوم في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية في عام 1930.
لكن قلة من الناس يعرفون أن D. I. كان مندليف واحدًا من آخر العلماء الروس المشهورين عالميًا في أواخر القرن التاسع عشر، والذين دافعوا في العلوم العالمية عن فكرة الأثير ككيان جوهري عالمي، والذي أعطاه أهمية علمية وتطبيقية أساسية في الكشف أسرار الوجود وتحسين الحياة الاقتصادية للناس.

هناك عدد أقل ممن يعرفون ذلك بعد الوفاة المفاجئة (!!؟) لـ D. I. Mendeleev (27/01/1907) ، الذي تم الاعتراف به كعالم بارز من قبل جميع المجتمعات العلمية في جميع أنحاء العالم باستثناء أكاديمية سانت بطرسبرغ للعلوم ، كان الاكتشاف الرئيسي هو "القانون الدوري" - الذي تم تزويره عمدًا وعلى نطاق واسع من قبل العلوم الأكاديمية العالمية.

وهناك عدد قليل جدًا ممن يعرفون أن كل ما سبق مرتبط معًا بخيط الخدمة القربانية أفضل الممثلينوحاملي الفكر الجسدي الروسي الخالد لصالح الشعوب والمنفعة العامة، على الرغم من تزايد موجة اللامسؤولية في أعلى طبقات المجتمع في ذلك الوقت.

في جوهرها، هذه الأطروحة مخصصة للتطوير الشامل للأطروحة الأخيرة، لأنه في العلم الحقيقي، يؤدي أي إهمال للعوامل الأساسية دائمًا إلى نتائج خاطئة.

تبدأ عناصر المجموعة الصفرية بكل صف من العناصر الأخرى، الموجودة على الجانب الأيسر من الجدول، "... وهي نتيجة منطقية تمامًا لفهم القانون الدوري" - مندليف.

هناك مكان مهم بشكل خاص، بل وحصري، من حيث القانون الدوري، ينتمي إلى العنصر "x" - "النيوتونيوم" - إلى الأثير العالمي. ويجب أن يكون هذا العنصر الخاص موجودًا في بداية الجدول بأكمله، في ما يسمى "المجموعة الصفرية للصف الصفري". علاوة على ذلك، كونه عنصر تشكيل النظام (بتعبير أدق، جوهر تشكيل النظام) لجميع عناصر الجدول الدوري، فإن الأثير العالمي هو الحجة الجوهرية للتنوع الكامل لعناصر الجدول الدوري. الجدول نفسه، في هذا الصدد، يعمل كوظيفة مغلقة لهذه الحجة بالذات.

مصادر:

النظام الدوري هو مجموعة مرتبة من العناصر الكيميائية، تصنيفها الطبيعي، وهو تعبير بياني (جدولي) للقانون الدوري للعناصر الكيميائية. تم تطوير هيكلها، الذي يشبه إلى حد كبير الهيكل الحديث، بواسطة D. I. Mendeleev على أساس القانون الدوري في 1869-1871.

كان النموذج الأولي للنظام الدوري هو "تجربة نظام العناصر بناءً على وزنها الذري وتشابهها الكيميائي"، التي جمعها د. آي. مندليف في الأول من مارس عام 1869. وعلى مدار عامين ونصف، قام العالم باستمرار بتحسين النظام الدوري. "تجربة النظام" قدمت فكرة المجموعات والسلاسل وفترات العناصر. ونتيجة لذلك، اكتسب هيكل الجدول الدوري الخطوط العريضة الحديثة إلى حد كبير.

أصبح مفهوم مكان العنصر في النظام، والذي تحدده أعداد المجموعة والفترة، مهمًا لتطوره. وبناءً على هذا المفهوم، توصل مندليف إلى ضرورة تغيير الكتل الذرية لبعض العناصر: اليورانيوم والإنديوم والسيريوم وتوابعها. كان هذا الأول الاستخدام العمليالنظام الدوري. كما تنبأ مندليف لأول مرة بوجود وخصائص العديد من العناصر غير المعروفة. وصف العالم بالتفصيل أهم الخصائص ekaaluminum (الغاليوم المستقبلي)، ekaboron (سكانديوم) وekasilicon (الجرمانيوم). بالإضافة إلى ذلك، تنبأ بوجود نظائرها من المنغنيز (تكنيتيوم المستقبل والرينيوم)، والتيلوريوم (البولونيوم)، واليود (الأستاتين)، والسيزيوم (فرنسا)، والباريوم (الراديوم)، والتنتالوم (البروتكتينيوم). وكانت تنبؤات العالم فيما يتعلق بهذه العناصر الطابع العامنظرًا لوجود هذه العناصر في مناطق لم تتم دراستها كثيرًا في الجدول الدوري.

تمثل الإصدارات الأولى من النظام الدوري إلى حد كبير مجرد تعميم تجريبي. ففي نهاية المطاف، كان المعنى الفيزيائي للقانون الدوري غير واضح، ولم يكن هناك تفسير لأسباب التغير الدوري في خواص العناصر تبعا لزيادة الكتل الذرية. وفي هذا الصدد، ظلت العديد من المشاكل دون حل. هل هناك حدود للجدول الدوري؟ هل من الممكن تحديد العدد الدقيق للعناصر الموجودة؟ ظل هيكل الفترة السادسة غير واضح - ما هي الكمية الدقيقة للعناصر الأرضية النادرة؟ ولم يكن معروفًا ما إذا كانت العناصر بين الهيدروجين والليثيوم لا تزال موجودة، وما هو هيكل الفترة الأولى. لذلك، حتى الإثبات المادي للقانون الدوري وتطوير نظرية النظام الدوري، نشأت صعوبات خطيرة أكثر من مرة. كان الاكتشاف في 1894-1898 غير متوقع. خمسة غازات خاملة يبدو أنه لا مكان لها في الجدول الدوري. وتم التخلص من هذه الصعوبة بفضل فكرة إدراج مجموعة صفرية مستقلة في بنية الجدول الدوري. الاكتشاف الشامل للعناصر المشعة في مطلع القرنين التاسع عشر والعشرين. (بحلول عام 1910 كان عددهم حوالي 40) أدى إلى تناقض حاد بين الحاجة إلى وضعها في الجدول الدوري وبنيته الحالية. ولم يكن هناك سوى 7 وظائف شاغرة لهم في الفترتين السادسة والسابعة. تم حل هذه المشكلة عن طريق وضع قواعد التحول واكتشاف النظائر.

أحد الأسباب الرئيسية لاستحالة تفسير المعنى الفيزيائي للقانون الدوري وبنية النظام الدوري هو عدم معرفة كيفية تركيب الذرة (انظر الذرة). كان أهم معلم في تطوير الجدول الدوري هو إنشاء النموذج الذري بواسطة إي. رذرفورد (1911). وعلى أساسه اقترح العالم الهولندي أ. فان دن بروك (1913) أن الرقم التسلسلي لعنصر ما في الجدول الدوري يساوي عددياً شحنة نواة ذرته (Z). وهذا ما أكده تجريبيا العالم الإنجليزي جي موسلي (1913). تلقى القانون الدوري مبررا ماديا: بدأ النظر في دورية التغيرات في خصائص العناصر اعتمادا على شحنة Z لنواة ذرة العنصر، وليس على الكتلة الذرية (انظر القانون الدوري للعناصر الكيميائية).

ونتيجة لذلك، تم تعزيز هيكل الجدول الدوري بشكل كبير. تم تحديد الحد الأدنى للنظام. هذا هو الهيدروجين - العنصر ذو الحد الأدنى Z = 1. أصبح من الممكن تقدير عدد العناصر بين الهيدروجين واليورانيوم بدقة. تم تحديد "الفجوات" في الجدول الدوري، والتي تتوافق مع العناصر غير المعروفة Z = 43، 61، 72، 75، 85، 87. ومع ذلك، ظلت الأسئلة حول العدد الدقيق للعناصر الأرضية النادرة غير واضحة، والأهم من ذلك، أسباب ذلك. لم يتم الكشف عن دورية التغيرات في خصائص العناصر اعتمادا على Z.

واستنادا إلى البنية الراسخة للنظام الدوري ونتائج دراسة الأطياف الذرية، قام العالم الدنماركي ن. بور في 1918-1921. طور أفكارًا حول تسلسل بناء الأغلفة الإلكترونية والأغلفة الفرعية في الذرات. توصل العالم إلى استنتاج مفاده أن أنواعًا مماثلة من التكوينات الإلكترونية للأغلفة الخارجية للذرات تتكرر بشكل دوري. وهكذا تبين أن دورية التغيرات في خواص العناصر الكيميائية تفسر بوجود دورية في بناء الأغلفة الإلكترونية والأغلفة الفرعية للذرات.

يغطي الجدول الدوري أكثر من 100 عنصر. من بين هذه العناصر، تم الحصول على جميع عناصر ما بعد اليورانيوم (Z = 93–110)، بالإضافة إلى العناصر التي تحتوي على Z = 43 (التكنيتيوم)، 61 (البروميثيوم)، 85 (الأستاتين)، 87 (الفرانسيوم) بشكل مصطنع. طوال تاريخ وجود النظام الدوري، كثيرة جدا عدد كبير من(> 500) متغيرات لتمثيلها الرسومي، بشكل رئيسي في شكل جداول، وكذلك في شكل مختلف الأشكال الهندسية(المكانية والمستوية)، والمنحنيات التحليلية (اللوالب، وما إلى ذلك)، وما إلى ذلك. والأكثر انتشارًا هي أشكال الجداول القصيرة وشبه الطويلة والطويلة والسلمية. حاليا تعطى الأفضلية ل نموذج قصير.

المبدأ الأساسي لبناء الجدول الدوري هو تقسيمه إلى مجموعات وفترات. إن مفهوم مندليف لسلسلة العناصر لا يستخدم اليوم، لأنه غير موجود المعنى الجسدي. وتنقسم المجموعات بدورها إلى مجموعات فرعية رئيسية (أ) وثانوية (ب). تحتوي كل مجموعة فرعية على عناصر - نظائرها الكيميائية. تظهر عناصر المجموعتين الفرعيتين a و b في معظم المجموعات أيضًا تشابهًا معينًا مع بعضها البعض، خاصة في حالات الأكسدة الأعلى، والتي، كقاعدة عامة، تساوي رقم المجموعة. الدورة هي مجموعة من العناصر تبدأ بمعدن قلوي وتنتهي بغاز خامل (حالة خاصة هي الدورة الأولى). تحتوي كل فترة على عدد محدد بدقة من العناصر. يتكون الجدول الدوري من ثماني مجموعات وسبع فترات، ولم تكتمل الدورة السابعة بعد.

خصوصية أولاًوهي تحتوي على عنصرين غازيين فقط في صورة حرة: الهيدروجين والهيليوم. مكان الهيدروجين في النظام غامض. نظرًا لأنه يعرض خصائص مشتركة بين الفلزات القلوية والهالوجينات، فإنه يتم وضعه إما في المجموعة الفرعية 1a، أو في المجموعة الفرعية Vlla، أو في كليهما في نفس الوقت، مع وضع الرمز بين قوسين في إحدى المجموعات الفرعية. الهيليوم هو الممثل الأول للمجموعة الفرعية VIIIa. لفترة طويلةتم فصل الهيليوم وجميع الغازات الخاملة إلى مجموعة صفرية منفصلة. وهذا الحكم يحتاج إلى مراجعة بعد التوليف مركبات كيميائيةالكريبتون والزينون والرادون. ونتيجة لذلك تم دمج الغازات النبيلة وعناصر المجموعة الثامنة السابقة (معادن الحديد والكوبالت والنيكل والبلاتين) ضمن مجموعة واحدة.

ثانيةتحتوي الفترة على 8 عناصر. يبدأ بالليثيوم فلز قلوي، وحالة أكسدته الوحيدة هي +1. ويأتي بعد ذلك البريليوم (معدن، حالة الأكسدة +2). يُظهر البورون بالفعل طابعًا معدنيًا ضعيفًا وهو غير معدني (حالة الأكسدة +3). بجانب البورون، الكربون هو مادة لا فلزية نموذجية تظهر حالتي الأكسدة +4 و−4. النيتروجين والأكسجين والفلور والنيون كلها لا فلزات، حيث يتمتع النيتروجين بأعلى حالة أكسدة تبلغ +5 المقابلة لرقم المجموعة. يعد الأكسجين والفلور من بين أكثر العناصر اللافلزية نشاطًا. وينهي النيون الغاز الخامل هذه الفترة.

ثالثالفترة (الصوديوم - الأرجون) تحتوي أيضًا على 8 عناصر. إن طبيعة التغير في خصائصها تشبه إلى حد كبير تلك التي لوحظت في عناصر الفترة الثانية. ولكن هناك أيضًا بعض الخصوصية هنا. وبالتالي، فإن المغنيسيوم، على عكس البريليوم، أكثر فلزية، كما هو الحال مع الألومنيوم مقارنة بالبورون. السيليكون والفوسفور والكبريت والكلور والأرجون كلها مواد غير معدنية نموذجية. وجميعها، باستثناء الأرجون، تظهر حالات أكسدة أعلى تساوي رقم المجموعة.

وكما نرى، في كلتا الفترتين، مع زيادة Z، هناك إضعاف واضح للعناصر المعدنية وتقوية الخواص اللافلزية للعناصر. D. I. وصف منديليف عناصر الفترتين الثانية والثالثة (بكلماته صغيرة) بأنها نموذجية. تعد عناصر الفترات الصغيرة من بين العناصر الأكثر شيوعًا في الطبيعة. الكربون والنيتروجين والأكسجين (مع الهيدروجين) هي أعضاء، أي العناصر الرئيسية للمادة العضوية.

يتم وضع جميع عناصر الفترات الأولى والثالثة في مجموعات فرعية.

الرابعالفترة (البوتاسيوم – الكريبتون) تحتوي على 18 عنصر. وفقا لمندليف، هذه هي الفترة الكبيرة الأولى. بعد الفلز القلوي البوتاسيوم والفلز القلوي الترابي الكالسيوم تأتي سلسلة من العناصر تتكون من 10 ما يسمى بالفلزات الانتقالية (السكانديوم – الزنك). يتم تضمين كل منهم في مجموعات فرعية ب. تظهر معظم الفلزات الانتقالية حالات أكسدة أعلى تساوي رقم المجموعة، باستثناء الحديد والكوبالت والنيكل. تنتمي العناصر، من الغاليوم إلى الكريبتون، إلى المجموعات الفرعية أ. يُعرف عدد من المركبات الكيميائية بالكريبتون.

الخامسالفترة (الروبيديوم – الزينون) تشبه في بنيتها الفترة الرابعة. كما يحتوي أيضًا على ملحق من 10 معادن انتقالية (الإيتريوم - الكادميوم). عناصر هذه الفترة لها خصائصها الخاصة. وفي ثلاثي الروثينيوم - الروديوم - البلاديوم، تُعرف مركبات الروثينيوم حيث تظهر حالة أكسدة تبلغ +8. تظهر جميع عناصر المجموعات الفرعية حالات أكسدة أعلى تساوي رقم المجموعة. إن سمات التغيرات في خصائص عناصر الفترتين الرابعة والخامسة مع زيادة Z أكثر تعقيدًا مقارنة بالفترتين الثانية والثالثة.

السادسالفترة (السيزيوم – الرادون) تضم 32 عنصرًا. تحتوي هذه الفترة، بالإضافة إلى 10 معادن انتقالية (اللانثانم، الهافنيوم - الزئبق)، أيضًا على مجموعة من 14 لانثانيدات - من السيريوم إلى اللوتيتيوم. العناصر من السيريوم إلى اللوتيتيوم متشابهة كيميائيًا جدًا، ولهذا السبب تم إدراجها منذ فترة طويلة في عائلة العناصر الأرضية النادرة. في الشكل القصير للجدول الدوري، يتم تضمين سلسلة من اللانثانيدات في خلية اللانثانم، ويرد فك رموز هذه السلسلة في أسفل الجدول (انظر اللانثانيدات).

ما هي خصوصية عناصر الفترة السادسة؟ في ثلاثي الأوسيميوم - الإيريديوم - البلاتين، تُعرف حالة الأكسدة +8 للأوسيميوم. يتمتع Astatine بشخصية معدنية واضحة إلى حد ما. يتمتع الرادون بأكبر قدر من التفاعل بين جميع الغازات النبيلة. لسوء الحظ، نظرًا لحقيقة أنه مشع للغاية، لم تتم دراسة كيمياءه إلا قليلاً (انظر العناصر المشعة).

سابعاالفترة تبدأ من فرنسا. مثل العنصر السادس، يجب أن يحتوي أيضًا على 32 عنصرًا، لكن 24 منهم لا يزالون معروفين، الفرانسيوم والراديوم عنصران على التوالي في المجموعتين الفرعيتين Ia وIIa، وينتمي الأكتينيوم إلى المجموعة الفرعية IIIb. بعد ذلك تأتي عائلة الأكتينيدات، والتي تتضمن عناصر من الثوريوم إلى اللورنسيوم ويتم وضعها بشكل مشابه لللانثانيدات. ويرد أيضًا فك تشفير هذه السلسلة من العناصر في أسفل الجدول.

الآن دعونا نرى كيف تتغير خصائص العناصر الكيميائية مجموعات فرعيةالنظام الدوري. النمط الرئيسي لهذا التغيير هو تعزيز الطابع المعدني للعناصر مع زيادة Z. ويتجلى هذا النمط بشكل واضح في المجموعات الفرعية IIIa-VIIa. بالنسبة للمعادن من المجموعات الفرعية Ia-IIIa، لوحظ زيادة في النشاط الكيميائي. بالنسبة لعناصر المجموعات الفرعية IVa-VIIa، مع زيادة Z، يلاحظ ضعف النشاط الكيميائي للعناصر. بالنسبة لعناصر المجموعة الفرعية ب، تكون طبيعة التغير في النشاط الكيميائي أكثر تعقيدًا.

تم تطوير نظرية النظام الدوري بواسطة ن. بور وعلماء آخرين في العشرينات. القرن العشرين ويستند إلى مخطط حقيقي لتشكيل التكوينات الإلكترونية للذرات (انظر الذرة). وفقًا لهذه النظرية، مع زيادة Z، فإن ملء الأغلفة الإلكترونية والأغلفة الفرعية في ذرات العناصر المدرجة في فترات الجدول الدوري يحدث بالتسلسل التالي:

أرقام الفترة
1	2	3	4	5	6	7
1 ثانية	2s2p	3s3p	4s3d4p	5s4d5p	6s4f5d6p	7s5f6d7p

بناءً على نظرية النظام الدوري يمكننا إعطاء التعريف التالي للدورة: الدورة هي مجموعة من العناصر تبدأ بعنصر قيمته n تساوي رقم الفترة و l = 0 (عناصر s) وتنتهي مع عنصر له نفس القيمة n و l = 1 (عناصر العناصر p) (انظر الذرة). الاستثناء هو الفترة الأولى، التي تحتوي على عناصر 1s فقط. ومن نظرية النظام الدوري فإن أعداد العناصر في الدورات كالتالي: 2، 8، 8، 18، 18، 32...

في الجدول، يتم عرض رموز العناصر من كل نوع (عناصر s- وp- وd- وf) على خلفية لونية محددة: عناصر s - باللون الأحمر، وعناصر p - على اللون البرتقالي، وعناصر d - على اللون الأزرق، عناصر F - على اللون الأخضر. تُظهر كل خلية الأعداد الذرية والكتل الذرية للعناصر، بالإضافة إلى التكوينات الإلكترونية لأغلفة الإلكترون الخارجية.

يترتب على نظرية النظام الدوري أن المجموعات الفرعية a تتضمن عناصر ذات n تساوي رقم الفترة، و l = 0 و 1. تشتمل المجموعات الفرعية b على تلك العناصر في ذراتها التي تم إكمال الأصداف التي بقيت سابقًا يحدث غير مكتمل. ولهذا السبب لا تحتوي الفترات الأولى والثانية والثالثة على عناصر المجموعات الفرعية ب.

يرتبط هيكل الجدول الدوري للعناصر ارتباطًا وثيقًا بتركيب ذرات العناصر الكيميائية. مع زيادة Z، تتكرر أنواع مماثلة من تكوين أغلفة الإلكترون الخارجية بشكل دوري. وهي تحدد السمات الرئيسية للسلوك الكيميائي للعناصر. تتجلى هذه الميزات بشكل مختلف بالنسبة لعناصر المجموعات الفرعية a (عناصر s و p)، وبالنسبة لعناصر المجموعات الفرعية b (عناصر d الانتقالية) وعناصر عائلات f - اللانثانيدات والأكتينيدات. حالة خاصةتمثل عناصر الفترة الأولى - الهيدروجين والهيليوم. يتميز الهيدروجين بالنشاط الكيميائي العالي لأنه يمكن إزالة إلكترونه الوحيد بسهولة. وفي الوقت نفسه، فإن تكوين الهيليوم (1s 2) مستقر للغاية، وهو ما يحدد عدم نشاطه الكيميائي.

بالنسبة لعناصر المجموعات الفرعية a، تمتلئ أغلفة الإلكترون الخارجية للذرات (مع n يساوي رقم الدورة)، وبالتالي تتغير خصائص هذه العناصر بشكل ملحوظ مع زيادة Z. وهكذا، في الدورة الثانية، الليثيوم (تكوين 2s ) هو معدن نشط يفقد بسهولة إلكترون التكافؤ الوحيد الخاص به. البريليوم (2s 2) هو أيضًا معدن، ولكنه أقل نشاطًا بسبب حقيقة أن إلكتروناته الخارجية مرتبطة بشكل أكثر إحكامًا بالنواة. علاوة على ذلك، فإن البورون (2s 2 p) له طابع معدني معبر عنه بشكل ضعيف، وجميع العناصر اللاحقة للفترة الثانية، التي تم بناء الغلاف الفرعي 2p فيها، هي بالفعل غير معدنية. التكوين المكون من ثمانية إلكترونات للغلاف الإلكتروني الخارجي للنيون (2s 2 p 6) - وهو غاز خامل - قوي جدًا.

يتم تفسير الخواص الكيميائية لعناصر الفترة الثانية من خلال رغبة ذراتها في الحصول على التكوين الإلكتروني لأقرب غاز خامل (تكوين الهيليوم للعناصر من الليثيوم إلى الكربون أو تكوين النيون للعناصر من الكربون إلى الفلور). ولهذا السبب، على سبيل المثال، لا يمكن للأكسجين أن يظهر حالة أكسدة أعلى مساوية لرقم مجموعته: فمن الأسهل عليه تحقيق تكوين النيون عن طريق الحصول على إلكترونات إضافية. تتجلى نفس طبيعة التغيرات في الخصائص في عناصر الفترة الثالثة وفي عناصر s و p في جميع الفترات اللاحقة. في الوقت نفسه، يتجلى ضعف قوة الرابطة بين الإلكترونات الخارجية والنواة في المجموعات الفرعية مع زيادة Z في خصائص العناصر المقابلة. وبالتالي، بالنسبة للعناصر هناك زيادة ملحوظة في النشاط الكيميائي مع زيادة Z، وبالنسبة للعناصر p هناك زيادة في الخواص المعدنية.

في ذرات العناصر الانتقالية d، تكتمل الأغلفة غير المكتملة سابقًا بقيمة رقم الكم الرئيسي n، أي أقل بمقدار واحد من رقم الفترة. مع بعض الاستثناءات، يكون تكوين الأغلفة الإلكترونية الخارجية لذرات العناصر الانتقالية هو ns 2. ولذلك، فإن جميع العناصر d هي معادن، ولهذا السبب فإن التغييرات في خصائص العناصر d مع زيادة Z ليست مثيرة مثل تلك التي لوحظت في العناصر s وp. في حالات الأكسدة الأعلى، تظهر العناصر d تشابهًا معينًا مع العناصر p في المجموعات المقابلة في الجدول الدوري.

يتم تفسير خصوصيات خصائص عناصر الثلاثيات (المجموعة الفرعية VIIIb) من خلال حقيقة أن الأغلفة الفرعية b على وشك الاكتمال. وهذا هو السبب في أن معادن الحديد والكوبالت والنيكل والبلاتين لا تميل عمومًا إلى تكوين مركبات درجات أعلىأكسدة. والاستثناءان الوحيدان هما الروثينيوم والأوسيميوم، اللذان يعطيان الأكاسيد RuO 4 و OsO 4 . بالنسبة لعناصر المجموعتين الفرعيتين Ib وIIb، تكون القشرة الفرعية d مكتملة بالفعل. ولذلك، فإنها تظهر حالات الأكسدة مساوية لرقم المجموعة.

في ذرات اللانثانيدات والأكتينيدات (جميعها معادن)، تكتمل الأغلفة الإلكترونية غير المكتملة سابقًا وتكون قيمة رقم الكم الرئيسي n أقل بوحدتين من رقم الفترة. في ذرات هذه العناصر، يظل تكوين الغلاف الإلكتروني الخارجي (ns 2) دون تغيير، ويمتلئ الغلاف N الخارجي الثالث بإلكترونات 4f. هذا هو السبب في أن اللانثانيدات متشابهة إلى حد كبير.

بالنسبة للأكتينيدات فإن الوضع أكثر تعقيدًا. في ذرات العناصر ذات Z = 90–95، يمكن للإلكترونات 6d و5f المشاركة في التفاعلات الكيميائية. لذلك، الأكتينيدات لديها العديد من حالات الأكسدة. على سبيل المثال، بالنسبة للنبتونيوم والبلوتونيوم والأمريسيوم، تُعرف المركبات حيث تظهر هذه العناصر في الحالة سباعية التكافؤ. فقط بالنسبة للعناصر، بدءًا من الكوريوم (Z = 96)، تصبح الحالة الثلاثية مستقرة، ولكن هذا له أيضًا خصائصه الخاصة. وبالتالي فإن خصائص الأكتينيدات تختلف بشكل كبير عن خصائص اللانثانيدات، وبالتالي لا يمكن اعتبار العائلتين متشابهتين.

تنتهي عائلة الأكتينيدات بالعنصر Z = 103 (اللورنسيوم). يوضح تقييم الخواص الكيميائية للكورتشاتوفيوم (Z = 104) والنيلسبوريوم (Z = 105) أن هذه العناصر يجب أن تكون نظائرها للهافنيوم والتنتالوم، على التوالي. لذلك، يعتقد العلماء أنه بعد عائلة الأكتينيدات في الذرات، يبدأ الملء المنهجي للغلاف الفرعي 6d. لم يتم تقييم الطبيعة الكيميائية للعناصر ذات Z = 106-110 تجريبيًا.

عدد محدود من العناصر التي تغطيها الجدول الدوري، مجهول. ربما تكون مشكلة الحد الأعلى هي اللغز الرئيسي للجدول الدوري. أثقل عنصر تم اكتشافه في الطبيعة هو البلوتونيوم (Z = 94). تم الوصول إلى حد الاندماج النووي الاصطناعي - عنصر ذو رقم ذري 110. ويظل السؤال مفتوحًا: هل سيكون من الممكن الحصول على عناصر ذات أعداد ذرية كبيرة، أي منها وكم عددها؟ لا يمكن حتى الآن الإجابة على هذا بأي قدر من اليقين.

وباستخدام حسابات معقدة أجريت على أجهزة الكمبيوتر الإلكترونية، حاول العلماء تحديد بنية الذرات وتقييم أهم خصائص "العناصر الفائقة"، وصولا إلى أرقام تسلسلية ضخمة (Z = 172 وحتى Z = 184). وكانت النتائج التي تم الحصول عليها غير متوقعة تماما. على سبيل المثال، في ذرة عنصر Z = 121، من المتوقع أن يظهر إلكترون 8p؛ وذلك بعد اكتمال تكوين الغلاف الفرعي 8s في الذرات ذات Z = 119 و120. لكن ظهور إلكترونات p بعد إلكترونات s لوحظ فقط في ذرات عناصر الفترتين الثانية والثالثة. تظهر الحسابات أيضًا أنه في عناصر الدورة الثامنة الافتراضية، يحدث ملء الأغلفة الإلكترونية والأغلفة الفرعية للذرات بتسلسل معقد للغاية وفريد ​​من نوعه. ولذلك، فإن تقييم خصائص العناصر المقابلة يمثل مشكلة صعبة للغاية. ويبدو أن الدورة الثامنة يجب أن تحتوي على 50 عنصرًا (Z = 119–168)، لكن وفقًا للحسابات، يجب أن تنتهي عند العنصر ذو Z = 164، أي 4 أرقام تسلسلية سابقًا. واتضح أن الفترة التاسعة "الغريبة" يجب أن تتكون من 8 عناصر. إليكم مدخلته "الإلكترونية": 9س 2 8 ف 4 9 ف 2. بمعنى آخر، ستحتوي على 8 عناصر فقط، مثل الفترتين الثانية والثالثة.

من الصعب تحديد مدى صحة الحسابات التي يتم إجراؤها باستخدام الكمبيوتر. ومع ذلك، إذا تم تأكيدها، فسيكون من الضروري إعادة النظر بجدية في الأنماط التي يقوم عليها الجدول الدوري للعناصر وبنيته.

لقد لعب الجدول الدوري ولا يزال يلعب دورًا كبيرًا في التطور مناطق مختلفةعلوم طبيعية. لقد كان أهم إنجاز لعلم الذرة الجزيئية وساهم في ظهوره المفهوم الحديث"العنصر الكيميائي" وتوضيح مفاهيم المواد والمركبات البسيطة.

وكان للانتظامات التي كشف عنها النظام الدوري أثر كبير في تطور نظرية التركيب الذري، واكتشاف النظائر، وظهور الأفكار حول الدورية النووية. يرتبط النظام الدوري بصياغة علمية صارمة لمشكلة التنبؤ في الكيمياء. وقد تجلى ذلك في التنبؤ بوجود وخصائص العناصر غير المعروفة والسمات الجديدة للسلوك الكيميائي للعناصر المكتشفة بالفعل. في الوقت الحاضر، يمثل النظام الدوري أساس الكيمياء، وهو نظام غير عضوي في المقام الأول، مما يساعد بشكل كبير في حل مشكلة التركيب الكيميائي للمواد ذات الخصائص المحددة مسبقًا، وتطوير مواد شبه موصلة جديدة، واختيار محفزات محددة للعمليات الكيميائية المختلفة، وما إلى ذلك. وأخيرًا ، النظام الدوري هو أساس تدريس الكيمياء.