العناصر الكيميائية وخصائصها. الخصائص العامة للعناصر الكيميائية

كيفية استخدام الجدول الدوري بالنسبة لشخص غير مبتدئ، فإن قراءة الجدول الدوري هي نفسها بالنسبة للجنوم الذي ينظر إلى الرونية القديمة للجان. وبالمناسبة، يمكن للجدول الدوري، إذا تم استخدامه بشكل صحيح، أن يخبرنا الكثير عن العالم. بالإضافة إلى خدمتك بشكل جيد في الامتحان، فإنه ببساطة لا يمكن الاستغناء عنه في حل عدد كبير من المهام الكيميائية والفيزيائية. لكن كيف نقرأها؟ ولحسن الحظ، اليوم يمكن للجميع تعلم هذا الفن. سنخبرك في هذه المقالة بكيفية فهم الجدول الدوري.

الجدول الدوري للعناصر الكيميائية (جدول مندليف) هو تصنيف للعناصر الكيميائية يحدد اعتماد الخواص المختلفة للعناصر على شحنة النواة الذرية.

تاريخ إنشاء الجدول

لم يكن دميتري إيفانوفيتش مندليف كيميائيًا بسيطًا، إذا كان أي شخص يعتقد ذلك. كان كيميائيًا، وفيزيائيًا، وجيولوجيًا، وعالم قياس، وعالم بيئة، واقتصاديًا، وعامل نفط، ورائد طيران، وصانع أدوات، ومعلمًا. تمكن العالم خلال حياته من إجراء الكثير من الأبحاث الأساسية في مختلف مجالات المعرفة. على سبيل المثال، يعتقد على نطاق واسع أن مندليف هو الذي حسب القوة المثالية للفودكا - 40 درجة. لا نعرف كيف شعر مندليف تجاه الفودكا، لكننا نعرف على وجه اليقين أن أطروحته حول موضوع "الخطاب حول مزيج الكحول مع الماء" لا علاقة لها بالفودكا واعتبرت تركيزات الكحول من 70 درجة. مع كل مزايا العالم، فإن اكتشاف القانون الدوري للعناصر الكيميائية - أحد القوانين الأساسية للطبيعة، جلب له الشهرة الأوسع.

هناك أسطورة مفادها أن أحد العلماء حلم بالجدول الدوري، وبعد ذلك كل ما كان عليه فعله هو تحسين الفكرة التي ظهرت. ولكن، لو كان كل شيء بهذه البساطة.. يبدو أن هذه النسخة من إنشاء الجدول الدوري ليست أكثر من أسطورة. عندما سئل عن كيفية فتح الطاولة، أجاب ديمتري إيفانوفيتش نفسه: " لقد كنت أفكر في الأمر ربما لعشرين عامًا، لكنك تعتقد: كنت جالسًا هناك وفجأة... انتهى الأمر.

وفي منتصف القرن التاسع عشر، جرت محاولات لترتيب العناصر الكيميائية المعروفة (عُرف 63 عنصرًا) بالتوازي من قبل العديد من العلماء. على سبيل المثال، في عام 1862، وضع ألكسندر إميل شانكورتوا العناصر على طول الحلزون ولاحظ التكرار الدوري للخصائص الكيميائية. اقترح الكيميائي والموسيقي جون ألكسندر نيولاندز نسخته من الجدول الدوري في عام 1866. حقيقة مثيرة للاهتمام هي أن العالم حاول اكتشاف نوع من التناغم الموسيقي الغامض في ترتيب العناصر. ومن بين المحاولات الأخرى، كانت هناك أيضًا محاولة مندليف، التي كللت بالنجاح.

وفي عام 1869، تم نشر أول مخطط للجدول، ويعتبر يوم 1 مارس 1869 هو اليوم الذي تم فيه افتتاح القانون الدوري. كان جوهر اكتشاف مندليف هو أن خصائص العناصر ذات الكتلة الذرية المتزايدة لا تتغير بشكل رتيب، بل بشكل دوري. احتوت النسخة الأولى من الجدول على 63 عنصرًا فقط، لكن مندليف اتخذ عددًا من القرارات غير التقليدية للغاية. لذلك، خمن ترك مساحة في الجدول للعناصر التي لم يتم اكتشافها بعد، وقام أيضًا بتغيير الكتل الذرية لبعض العناصر. تم تأكيد الصحة الأساسية للقانون الذي استمده مندليف في وقت قريب جدًا، بعد اكتشاف الغاليوم والسكانديوم والجرمانيوم، والتي تنبأ العالم بوجودها.

النظرة الحديثة للجدول الدوري

أدناه هو الجدول نفسه

اليوم، بدلاً من الوزن الذري (الكتلة الذرية)، يتم استخدام مفهوم العدد الذري (عدد البروتونات في النواة) لترتيب العناصر. يحتوي الجدول على 120 عنصر، مرتبة من اليسار إلى اليمين حسب زيادة العدد الذري (عدد البروتونات)

تمثل أعمدة الجدول ما يسمى بالمجموعات، وتمثل الصفوف الفترات. يحتوي الجدول على 18 مجموعة و8 فترات.

تتناقص الخواص المعدنية للعناصر عند تحركها فترة زمنية من اليسار إلى اليمين، وتزداد في الاتجاه المعاكس.
تتناقص أحجام الذرات عند الانتقال من اليسار إلى اليمين على فترات.
كلما انتقلت من أعلى إلى أسفل عبر المجموعة، تزداد خصائص المعدن المختزل.
تزداد الخواص المؤكسدة وغير المعدنية عند التحرك على طول فترة من اليسار إلى اليمينأنا.

ماذا نتعلم عن عنصر من الجدول؟ على سبيل المثال، لنأخذ العنصر الثالث في الجدول - الليثيوم، وننظر إليه بالتفصيل.

أولًا، نرى رمز العنصر نفسه واسمه أسفله. في الزاوية اليسرى العليا يوجد العدد الذري للعنصر، حسب ترتيب ترتيب العنصر في الجدول. العدد الذري، كما ذكرنا سابقًا، يساوي عدد البروتونات الموجودة في النواة. عادة ما يكون عدد البروتونات الموجبة مساوياً لعدد الإلكترونات السالبة في الذرة (باستثناء النظائر).

تتم الإشارة إلى الكتلة الذرية تحت الرقم الذري (في هذا الإصدار من الجدول). إذا قربنا الكتلة الذرية إلى أقرب عدد صحيح، نحصل على ما يسمى بالعدد الكتلي. الفرق بين العدد الكتلي والعدد الذري يعطي عدد النيوترونات الموجودة في النواة. وبالتالي، فإن عدد النيوترونات في نواة الهيليوم هو اثنان، وفي الليثيوم أربعة.

انتهت دورة "الجدول الدوري للدمى". في الختام، ندعوكم لمشاهدة الفيديو الموضوعي، ونأمل أن تكون مسألة كيفية استخدام الجدول الدوري لمندليف قد أصبحت أكثر وضوحًا بالنسبة لكم. نذكرك أنه من الأفضل دائمًا دراسة موضوع جديد ليس بمفردك، ولكن بمساعدة معلم ذي خبرة. لهذا السبب يجب ألا تنساهم أبدًا، والذين سيشاركونك بكل سرور معرفتهم وخبراتهم.

يتذكر أي شخص ذهب إلى المدرسة أن إحدى المواد الإجبارية للدراسة كانت الكيمياء. قد تحبها، أو قد لا تحبها - لا يهم. ومن المحتمل أن الكثير من المعرفة في هذا التخصص قد تم نسيانها بالفعل ولم يتم استخدامها في الحياة. ومع ذلك، ربما يتذكر الجميع جدول D.I Mendeleev للعناصر الكيميائية. وظل بالنسبة للكثيرين عبارة عن جدول متعدد الألوان، حيث تكتب في كل مربع أحرف معينة تشير إلى أسماء العناصر الكيميائية. لكننا هنا لن نتحدث عن الكيمياء في حد ذاتها، ونصف مئات التفاعلات والعمليات الكيميائية، لكننا سنخبرك كيف ظهر الجدول الدوري في المقام الأول - هذه القصة ستكون مثيرة للاهتمام لأي شخص، وبالفعل لكل أولئك الذين متعطشون للحصول على معلومات مثيرة للاهتمام ومفيدة.

خلفية صغيرة

في عام 1668، نشر الكيميائي والفيزيائي واللاهوتي الأيرلندي البارز روبرت بويل كتابًا تم فيه فضح العديد من الأساطير حول الكيمياء، وناقش فيه الحاجة إلى البحث عن عناصر كيميائية غير قابلة للتحلل. كما قدم العالم قائمة بها، تتكون من 15 عنصرًا فقط، لكنه اعترف بفكرة احتمال وجود المزيد من العناصر. أصبحت هذه نقطة البداية ليس فقط في البحث عن عناصر جديدة، ولكن أيضًا في تنظيمها.

وبعد مائة عام، قام الكيميائي الفرنسي أنطوان لافوازييه بتجميع قائمة جديدة، والتي تضمنت بالفعل 35 عنصرًا. تم العثور لاحقًا على 23 منها غير قابلة للتحلل. لكن البحث عن عناصر جديدة استمر من قبل العلماء في جميع أنحاء العالم. ولعب الدور الرئيسي في هذه العملية الكيميائي الروسي الشهير ديمتري إيفانوفيتش مندليف - فقد كان أول من طرح الفرضية القائلة بإمكانية وجود علاقة بين الكتلة الذرية للعناصر وموقعها في النظام.

بفضل العمل المضني والمقارنة بين العناصر الكيميائية، تمكن مندليف من اكتشاف العلاقة بين العناصر، حيث يمكن أن تكون واحدة، وخصائصها ليست أمرًا مفروغًا منه، ولكنها تمثل ظاهرة متكررة بشكل دوري. ونتيجة لذلك، في فبراير 1869، صاغ منديليف القانون الدوري الأول، وفي مارس بالفعل، تم تقديم تقريره "علاقة الخصائص بالوزن الذري للعناصر" إلى الجمعية الكيميائية الروسية من قبل مؤرخ الكيمياء ن. أ. مينشوتكين. ثم في نفس العام، نُشر منشور مندليف في مجلة "Zeitschrift fur Chemie" في ألمانيا، وفي عام 1871، نشرت مجلة ألمانية أخرى "Annalen der Chemie" منشورًا موسعًا جديدًا للعالم مخصصًا لاكتشافه.

إنشاء الجدول الدوري

بحلول عام 1869، كانت الفكرة الرئيسية قد تشكلت بالفعل من قبل مندليف، وفي وقت قصير إلى حد ما، ولكن لفترة طويلة لم يتمكن من إضفاء الطابع الرسمي عليها في أي نظام منظم من شأنه أن يعرض بوضوح ما هو ما. في إحدى المحادثات مع زميله A. A. Inostrantsev، قال إنه كان لديه كل شيء بالفعل في رأسه، لكنه لم يستطع وضع كل شيء على الطاولة. بعد ذلك، وفقًا لكتاب سيرة مندليف، بدأ العمل المضني على طاولته، والذي استمر ثلاثة أيام دون فترات راحة للنوم. لقد جربوا كل أنواع الطرق لتنظيم العناصر في جدول، وكان العمل معقدًا أيضًا بسبب حقيقة أن العلم في ذلك الوقت لم يكن يعرف بعد جميع العناصر الكيميائية. ولكن على الرغم من ذلك، لا يزال يتم إنشاء الجدول، وتم تنظيم العناصر.

أسطورة حلم مندليف

لقد سمع الكثيرون القصة التي حلم بها د.آي مندليف بشأن طاولته. تم نشر هذا الإصدار بنشاط من قبل مساعد Mendeleev المذكور أعلاه A. A. Inostrantsev كقصة مضحكة أمتع بها طلابه. وقال إن ديمتري إيفانوفيتش ذهب إلى السرير وفي المنام رأى بوضوح طاولته، حيث تم ترتيب جميع العناصر الكيميائية بالترتيب الصحيح. بعد ذلك، قال الطلاب مازحين أنه تم اكتشاف فودكا 40 درجة بنفس الطريقة. ولكن لا تزال هناك متطلبات مسبقة حقيقية للقصة مع النوم: كما ذكرنا سابقًا، عمل مندليف على الطاولة دون نوم أو راحة، ووجده إينوسترانتسيف ذات مرة متعبًا ومرهقًا. خلال النهار، قرر مندليف أن يأخذ قسطًا من الراحة، وبعد مرور بعض الوقت، استيقظ فجأة، وأخذ على الفور قطعة من الورق ورسم عليها طاولة جاهزة. لكن العالم نفسه دحض هذه القصة بأكملها بالحلم، قائلا: "أنا أفكر في الأمر، ربما منذ عشرين عاما، وتفكر: كنت جالسا وفجأة... أصبح جاهزا". لذلك قد تكون أسطورة الحلم جذابة للغاية، لكن إنشاء الطاولة لم يكن ممكنًا إلا من خلال العمل الجاد.

مزيد من العمل

بين عامي 1869 و1871، طور مندليف أفكار الدورية التي كان يميل إليها المجتمع العلمي. وكانت إحدى المراحل المهمة في هذه العملية هي فهم ما يجب أن يتمتع به أي عنصر في النظام، بناءً على مجمل خصائصه مقارنة بخصائص العناصر الأخرى. وبناءً على ذلك، وبالاعتماد أيضًا على نتائج الأبحاث حول التغيرات في الأكاسيد المكونة للزجاج، تمكن الكيميائي من إجراء تصحيحات على قيم الكتل الذرية لبعض العناصر، بما في ذلك اليورانيوم والإنديوم والبريليوم وغيرها.

أراد مندليف، بالطبع، ملء الخلايا الفارغة المتبقية في الجدول بسرعة، وفي عام 1870 تنبأ بأن العناصر الكيميائية غير المعروفة للعلم سيتم اكتشافها قريبًا، والتي تمكن من حساب كتلها الذرية وخصائصها. أول هذه العناصر كان الغاليوم (اكتشف عام 1875)، والسكانديوم (اكتشف عام 1879)، والجرمانيوم (اكتشف عام 1885). ثم استمرت التنبؤات في التحقق، وتم اكتشاف ثمانية عناصر جديدة أخرى، وهي: البولونيوم (1898)، والرينيوم (1925)، والتكنيتيوم (1937)، والفرانسيوم (1939)، والأستاتين (1942-1943). بالمناسبة، في عام 1900، توصل D.I Mendeleev والكيميائي الاسكتلندي ويليام رامزي إلى استنتاج مفاده أن الجدول يجب أن يشمل أيضًا عناصر المجموعة صفر - حتى عام 1962 كانت تسمى الغازات الخاملة، وبعد ذلك - الغازات النبيلة.

تنظيم الجدول الدوري

يتم ترتيب العناصر الكيميائية في جدول D.I Mendeleev في صفوف، وفقًا للزيادة في كتلتها، ويتم اختيار طول الصفوف بحيث تكون للعناصر الموجودة فيها خصائص متشابهة. على سبيل المثال، يصعب تفاعل الغازات النبيلة مثل الرادون والزينون والكريبتون والأرجون والنيون والهيليوم مع العناصر الأخرى، كما أن تفاعلها الكيميائي منخفض، ولهذا السبب توجد في العمود الأيمن الأقصى. والعناصر الموجودة في العمود الأيسر (البوتاسيوم، الصوديوم، الليثيوم، إلخ) تتفاعل جيدًا مع العناصر الأخرى، وتكون التفاعلات نفسها متفجرة. ببساطة، تحتوي العناصر داخل كل عمود على خصائص متشابهة تختلف من عمود إلى آخر. جميع العناصر حتى رقم 92 موجودة في الطبيعة، ومن رقم 93 تبدأ العناصر الاصطناعية التي لا يمكن خلقها إلا في ظروف مخبرية.

في نسخته الأصلية، كان يُفهم النظام الدوري فقط على أنه انعكاس للنظام الموجود في الطبيعة، ولم تكن هناك تفسيرات لماذا يجب أن يكون كل شيء على هذا النحو. فقط عندما ظهرت ميكانيكا الكم أصبح المعنى الحقيقي لترتيب العناصر في الجدول واضحًا.

دروس في العملية الإبداعية

عند الحديث عن دروس العملية الإبداعية التي يمكن استخلاصها من التاريخ الكامل لإنشاء الجدول الدوري لـ D. I. Mendeleev، يمكننا أن نستشهد كمثال بأفكار الباحث الإنجليزي في مجال التفكير الإبداعي جراهام والاس والعالم الفرنسي هنري بوانكاريه . دعونا نعطيهم لفترة وجيزة.

وفقا لدراسات بوانكاريه (1908) وجراهام والاس (1926)، هناك أربع مراحل رئيسية للتفكير الإبداعي:

تحضير– مرحلة صياغة المشكلة الرئيسية والمحاولات الأولى لحلها؛
حضانة- مرحلة يكون فيها إلهاء مؤقت عن العملية، ولكن العمل على إيجاد حل للمشكلة يتم على مستوى اللاوعي؛
بصيرة- المرحلة التي يوجد فيها الحل البديهي. علاوة على ذلك، يمكن إيجاد هذا الحل في موقف لا علاقة له بالمشكلة على الإطلاق؛
فحص- مرحلة اختبار الحل وتنفيذه، حيث يتم اختبار هذا الحل واحتمال تطويره.

كما نرى، في عملية إنشاء جدوله، اتبع مندليف بشكل حدسي هذه المراحل الأربع بدقة. مدى فعالية هذا يمكن الحكم عليه من خلال النتائج، أي. من خلال حقيقة أنه تم إنشاء الجدول. وبالنظر إلى أن إنشائها كان خطوة كبيرة إلى الأمام ليس فقط للعلوم الكيميائية، ولكن أيضا للبشرية جمعاء، يمكن تطبيق المراحل الأربع المذكورة أعلاه على تنفيذ المشاريع الصغيرة وتنفيذ الخطط العالمية. الشيء الرئيسي الذي يجب أن تتذكره هو أنه لا يمكن العثور على اكتشاف واحد أو حل واحد للمشكلة بمفرده، بغض النظر عن مقدار رغبتنا في رؤيتهم في المنام وبغض النظر عن مقدار نومنا. لكي ينجح شيء ما، لا يهم ما إذا كان الأمر يتعلق بإنشاء جدول بالعناصر الكيميائية أو تطوير خطة تسويق جديدة، يجب أن تكون لديك معرفة ومهارات معينة، وكذلك استخدام إمكاناتك بمهارة والعمل الجاد.

نتمنى لك النجاح في مساعيك والتنفيذ الناجح لخططك!

العنصر الكيميائي هو مصطلح جماعي يصف مجموعة من ذرات مادة بسيطة، أي تلك التي لا يمكن تقسيمها إلى أي مكونات أبسط (حسب بنية جزيئاتها). تخيل أنك أعطيت قطعة من الحديد النقي وطُلب منك فصلها إلى مكوناتها الافتراضية باستخدام أي جهاز أو طريقة اخترعها الكيميائيون. ومع ذلك، لا يمكنك فعل أي شيء؛ فالحديد لن ينقسم أبدًا إلى شيء أبسط. مادة بسيطة - الحديد - تتوافق مع العنصر الكيميائي Fe.

التعريف النظري

يمكن تفسير الحقيقة التجريبية المذكورة أعلاه باستخدام التعريف التالي: العنصر الكيميائي هو مجموعة مجردة من الذرات (وليس الجزيئات!) من المادة البسيطة المقابلة، أي الذرات من نفس النوع. إذا كانت هناك طريقة للنظر إلى كل ذرة من الذرات الفردية في قطعة الحديد النقي المذكورة أعلاه، فستكون جميعها ذرات حديد. في المقابل، يحتوي المركب الكيميائي مثل أكسيد الحديد دائمًا على نوعين مختلفين من الذرات: ذرات الحديد وذرات الأكسجين.

مصطلحات يجب أن تعرفها

الكتلة الذرية: كتلة البروتونات والنيوترونات والإلكترونات التي تشكل ذرة العنصر الكيميائي.

العدد الذري: عدد البروتونات الموجودة في نواة ذرة العنصر .

رمز كيميائي: حرف أو زوج من الحروف اللاتينية يمثل تسمية عنصر معين.

مركب كيميائي: مادة تتكون من عنصرين كيميائيين أو أكثر متحدين مع بعضهم البعض بنسبة معينة.

معدن: العنصر الذي يفقد إلكترونات في التفاعلات الكيميائية مع العناصر الأخرى.

شبه معدني: عنصر يتفاعل أحياناً على هيئة فلز وأحياناً على هيئة لا فلز.

اللافلزية: عنصر يسعى إلى اكتساب الإلكترونات في التفاعلات الكيميائية مع العناصر الأخرى.

الجدول الدوري للعناصر الكيميائية: نظام تصنيف العناصر الكيميائية حسب أعدادها الذرية.

عنصر اصطناعي: يتم إنتاجه صناعيا في المختبر ولا يوجد عادة في الطبيعة.

العناصر الطبيعية والاصطناعية

يوجد اثنان وتسعون عنصرًا كيميائيًا بشكل طبيعي على الأرض. وتم الحصول على الباقي بشكل مصطنع في المختبرات. عادة ما يكون العنصر الكيميائي الاصطناعي نتاج التفاعلات النووية في مسرعات الجسيمات (الأجهزة المستخدمة لزيادة سرعة الجسيمات دون الذرية مثل الإلكترونات والبروتونات) أو المفاعلات النووية (الأجهزة المستخدمة للتحكم في الطاقة المنبعثة من التفاعلات النووية). كان العنصر الاصطناعي الأول ذو العدد الذري 43 هو التكنيشيوم، الذي اكتشفه الفيزيائيان الإيطاليان C. Perrier وE. Segre في عام 1937. وبصرف النظر عن التكنيشيوم والبروميثيوم، فإن جميع العناصر الاصطناعية لها نوى أكبر من اليورانيوم. آخر عنصر كيميائي اصطناعي حصل على اسمه هو ليفرموريوم (116)، وقبله كان فلروفيوم (114).

عشرين عنصرًا شائعًا وهامًا

اسم	رمز	النسبة المئوية لجميع الذرات *				خصائص العناصر الكيميائية (في ظل ظروف الغرفة العادية)
اسم	رمز	في الكون	في قشرة الأرض	في مياه البحر	في جسم الإنسان	خصائص العناصر الكيميائية (في ظل ظروف الغرفة العادية)
الألومنيوم	آل	-	6,3	-	-	معدن فضي خفيف الوزن
الكالسيوم	كاليفورنيا	-	2,1	-	0,02	توجد في المعادن الطبيعية والأصداف والعظام
كربون	مع	-	-	-	10,7	أساس جميع الكائنات الحية
الكلور	Cl	-	-	0,3	-	غاز سام
نحاس	النحاس	-	-	-	-	المعدن الأحمر فقط
ذهب	الاتحاد الأفريقي	-	-	-	-	المعدن الأصفر فقط
هيليوم	هو	7,1	-	-	-	غاز خفيف جدا
هيدروجين	ن	92,8	2,9	66,2	60,6	الأخف بين جميع العناصر؛ غاز
اليود	أنا	-	-	-	-	اللافلزية؛ يستخدم كمطهر
حديد	الحديد	-	2,1	-	-	معدن مغناطيسي تستخدم لإنتاج الحديد والصلب
يقود	الرصاص	-	-	-	-	معدن ناعم وثقيل
المغنيسيوم	ملغ	-	2,0	-	-	معدن خفيف جداً
الزئبق	زئبق	-	-	-	-	المعدن السائل؛ أحد العنصرين السائلين
النيكل	ني	-	-	-	-	معدن مقاوم للتآكل المستخدمة في العملات المعدنية
نتروجين	ن	-	-	-	2,4	الغاز، المكون الرئيسي للهواء
الأكسجين	عن	-	60,1	33,1	25,7	الغاز ثاني أهم مكون الهواء
الفوسفور	ر	-	-	-	0,1	اللافلزية؛ مهم للنباتات
البوتاسيوم	ل	-	1.1	-	-	معدن؛ مهم للنباتات. عادة ما يسمى "البوتاس"

* إذا لم يتم تحديد القيمة، فإن العنصر أقل من 0.1 بالمائة.

الانفجار الكبير باعتباره السبب الجذري لتكوين المادة

ما هو العنصر الكيميائي الذي كان الأول في الكون؟ يعتقد العلماء أن الإجابة على هذا السؤال تكمن في النجوم والعمليات التي تتشكل بها النجوم. يُعتقد أن الكون قد نشأ في وقت ما قبل 12 إلى 15 مليار سنة. حتى هذه اللحظة، لم يتم التفكير في أي شيء سوى الطاقة. ولكن حدث شيء ما حول هذه الطاقة إلى انفجار ضخم (ما يسمى بالانفجار الكبير). وفي الثواني التالية بعد الانفجار الكبير، بدأت المادة بالتشكل.

أول أشكال المادة البسيطة التي ظهرت هي البروتونات والإلكترونات. ويتحد بعضها لتكوين ذرات الهيدروجين. ويتكون الأخير من بروتون واحد وإلكترون واحد؛ إنها أبسط ذرة يمكن أن توجد.

ببطء، وعلى مدى فترات طويلة من الزمن، بدأت ذرات الهيدروجين تتجمع معًا في مناطق معينة من الفضاء، لتشكل سحبًا كثيفة. تم سحب الهيدروجين الموجود في هذه السحب إلى تكوينات مدمجة بواسطة قوى الجاذبية. وفي نهاية المطاف، أصبحت سحب الهيدروجين هذه كثيفة بما يكفي لتكوين النجوم.

النجوم كمفاعلات كيميائية للعناصر الجديدة

النجم هو ببساطة كتلة من المادة تولد الطاقة من التفاعلات النووية. وأكثر هذه التفاعلات شيوعًا هو اتحاد أربع ذرات هيدروجين لتكوين ذرة هيليوم واحدة. وبمجرد أن بدأت النجوم بالتشكل، أصبح الهيليوم العنصر الثاني الذي يظهر في الكون.

ومع تقدم النجوم في السن، فإنها تتحول من التفاعلات النووية بين الهيدروجين والهيليوم إلى أنواع أخرى. فيها، تشكل ذرات الهيليوم ذرات الكربون. وفي وقت لاحق، تشكل ذرات الكربون الأكسجين والنيون والصوديوم والمغنيسيوم. وفي وقت لاحق، يتحد النيون والأكسجين مع بعضهما البعض لتكوين المغنيسيوم. مع استمرار هذه التفاعلات، يتم تشكيل المزيد والمزيد من العناصر الكيميائية.

الأنظمة الأولى للعناصر الكيميائية

منذ أكثر من 200 عام، بدأ الكيميائيون في البحث عن طرق لتصنيفها. وفي منتصف القرن التاسع عشر، تم التعرف على حوالي 50 عنصرًا كيميائيًا. أحد الأسئلة التي سعى الكيميائيون إلى حلها. تتلخص في ما يلي: هل العنصر الكيميائي مادة مختلفة تمامًا عن أي عنصر آخر؟ أو بعض العناصر مرتبطة بالآخرين بطريقة ما؟ هل هناك قانون عام يوحدهم؟

اقترح الكيميائيون أنظمة مختلفة للعناصر الكيميائية. على سبيل المثال، اقترح الكيميائي الإنجليزي ويليام بروت عام 1815 أن الكتل الذرية لجميع العناصر هي مضاعفات كتلة ذرة الهيدروجين، إذا اعتبرناها مساوية للوحدة، أي لا بد أن تكون أعدادًا صحيحة. في ذلك الوقت، تم بالفعل حساب الكتلة الذرية للعديد من العناصر بواسطة ج. دالتون بالنسبة لكتلة الهيدروجين. ومع ذلك، إذا كان هذا هو الحال تقريبًا بالنسبة للكربون والنيتروجين والأكسجين، فإن الكلور الذي تبلغ كتلته 35.5 لا يتناسب مع هذا المخطط.

أظهر الكيميائي الألماني يوهان فولفغانغ دوبرينر (1780 - 1849) في عام 1829 أن ثلاثة عناصر مما يسمى بمجموعة الهالوجين (الكلور والبروم واليود) يمكن تصنيفها حسب كتلها الذرية النسبية. تبين أن الوزن الذري للبروم (79.9) هو تقريبًا متوسط الأوزان الذرية للكلور (35.5) واليود (127)، أي 35.5 + 127 ÷ 2 = 81.25 (قريبة من 79.9). كان هذا هو النهج الأول لبناء إحدى مجموعات العناصر الكيميائية. اكتشف دوبرينر ثالوثين آخرين من العناصر، لكنه لم يتمكن من صياغة قانون دوري عام.

كيف ظهر الجدول الدوري للعناصر الكيميائية؟

لم تكن معظم خطط التصنيف المبكرة ناجحة جدًا. ثم، في حوالي عام 1869، تم التوصل إلى نفس الاكتشاف تقريبًا من قبل اثنين من الكيميائيين في نفس الوقت تقريبًا. اقترح الكيميائي الروسي دميتري مندليف (1834-1907) والكيميائي الألماني يوليوس لوثر ماير (1830-1895) تنظيم العناصر التي لها خصائص فيزيائية وكيميائية مماثلة في نظام مرتب من المجموعات والسلاسل والفترات. وفي الوقت نفسه، أشار مندليف وماير إلى أن خصائص العناصر الكيميائية تتكرر بشكل دوري حسب أوزانها الذرية.

اليوم، يعتبر مندليف بشكل عام مكتشف القانون الدوري لأنه اتخذ خطوة واحدة لم يفعلها ماير. عندما تم ترتيب جميع العناصر في الجدول الدوري، ظهرت بعض الفجوات. وتوقع مندليف أن هذه أماكن لعناصر لم يتم اكتشافها بعد.

ومع ذلك، ذهب إلى أبعد من ذلك. وتنبأ مندليف بخصائص هذه العناصر التي لم يتم اكتشافها بعد. وكان يعرف موقعها على الجدول الدوري، حتى يتمكن من التنبؤ بخصائصها. ومن اللافت للنظر أن كل عنصر كيميائي تنبأ به مندليف، كالجاليوم والسكانديوم والجرمانيوم، تم اكتشافه بعد أقل من عشر سنوات من نشر قانونه الدوري.

شكل قصير من الجدول الدوري

كانت هناك محاولات لحساب عدد الخيارات التي اقترحها علماء مختلفون للتمثيل الرسومي للجدول الدوري. وتبين أن هناك أكثر من 500. علاوة على ذلك، فإن 80٪ من إجمالي عدد الخيارات عبارة عن جداول، والباقي عبارة عن أشكال هندسية ومنحنيات رياضية وما إلى ذلك. ونتيجة لذلك، وجدت أربعة أنواع من الجداول تطبيقًا عمليًا: قصيرة وشبه -طويل وطويل وسلم (هرمي). هذا الأخير اقترحه الفيزيائي العظيم ن. بور.

الصورة أدناه توضح النموذج القصير.

وفيه يتم ترتيب العناصر الكيميائية ترتيبًا تصاعديًا لأعدادها الذرية من اليسار إلى اليمين ومن الأعلى إلى الأسفل. وهكذا فإن العنصر الكيميائي الأول في الجدول الدوري، وهو الهيدروجين، له العدد الذري 1 لأن نواة ذرات الهيدروجين تحتوي على بروتون واحد فقط. وبالمثل، فإن الأكسجين لديه العدد الذري 8 لأن نواة جميع ذرات الأكسجين تحتوي على 8 بروتونات (انظر الشكل أدناه).

الأجزاء الهيكلية الرئيسية للنظام الدوري هي الفترات ومجموعات العناصر. في ست فترات، تمتلئ جميع الخلايا، والسابعة لم تكتمل بعد (العناصر 113 و115 و117 و118، على الرغم من تصنيعها في المختبرات، لم يتم تسجيلها رسميًا بعد وليس لها أسماء).

وتنقسم المجموعات إلى مجموعات فرعية رئيسية (أ) وثانوية (ب). يتم تضمين عناصر الفترات الثلاث الأولى، التي تحتوي كل منها على صف واحد، حصريًا في المجموعات الفرعية A. الفترات الأربع المتبقية تشمل صفين.

تميل العناصر الكيميائية الموجودة في نفس المجموعة إلى أن تكون لها خصائص كيميائية مماثلة. وبالتالي، فإن المجموعة الأولى تتكون من الفلزات القلوية، والثانية - الفلزات الأرضية القلوية. العناصر في نفس الفترة لها خصائص تتغير ببطء من فلز قلوي إلى غاز خامل. يوضح الشكل أدناه كيف تتغير إحدى الخصائص، نصف القطر الذري، للعناصر الفردية في الجدول.

شكل فترة طويلة من الجدول الدوري

وهو موضح في الشكل أدناه وهو مقسم في اتجاهين، صفوف وأعمدة. هناك سبعة صفوف دورية، كما في الشكل القصير، و18 عمودًا، تسمى مجموعات أو عائلات. وفي الواقع فإن زيادة عدد المجموعات من 8 في الصورة القصيرة إلى 18 في الصورة الطويلة يتم الحصول عليها من خلال وضع جميع العناصر في فترات، بدءاً من الرابعة، وليس في سطرين، بل في سطر واحد.

يتم استخدام نظامين مختلفين لترقيم المجموعات، كما هو موضح في أعلى الجدول. لقد كان نظام الأرقام الرومانية (IA، IIA، IIB، IVB، وما إلى ذلك) شائعًا تقليديًا في الولايات المتحدة. يتم استخدام نظام آخر (1، 2، 3، 4، وما إلى ذلك) تقليديًا في أوروبا، وقد تمت التوصية باستخدامه في الولايات المتحدة الأمريكية منذ عدة سنوات.

مظهر الجداول الدورية في الأشكال أعلاه مضلل بعض الشيء، كما هو الحال مع أي جدول منشور من هذا القبيل. والسبب في ذلك هو أن مجموعتي العناصر الموضحتين في أسفل الجداول يجب أن تكون موجودة بالفعل داخلهما. اللانثانيدات، على سبيل المثال، تنتمي إلى الفترة 6 بين الباريوم (56) والهافنيوم (72). بالإضافة إلى ذلك، تنتمي الأكتينيدات إلى الفترة 7 بين الراديوم (88) والرذرفورديوم (104). إذا تم إدراجها في طاولة، فإنها ستصبح واسعة جدًا بحيث لا يمكن وضعها على قطعة من الورق أو مخطط الحائط. ولذلك، جرت العادة على وضع هذه العناصر في أسفل الجدول.

العنصر 115 من الجدول الدوري، موسكوفيوم، هو عنصر اصطناعي فائق الثقل برمز Mc وعدد ذري 115. تم الحصول عليه لأول مرة في عام 2003 من قبل فريق مشترك من العلماء الروس والأمريكيين في المعهد المشترك للأبحاث النووية (JINR) في دوبنا روسيا. وفي ديسمبر 2015، تم الاعتراف بها كأحد العناصر الأربعة الجديدة من قبل مجموعة العمل المشتركة للمنظمات العلمية الدولية (IUPAC/IUPAP). في 28 نوفمبر 2016، تم تسميتها رسميًا على اسم منطقة موسكو، حيث تقع JINR.

صفة مميزة

العنصر 115 من الجدول الدوري هو مادة مشعة للغاية: نظائره الأكثر استقرارًا، موسكوفيوم 290، له نصف عمر يبلغ 0.8 ثانية فقط. يصنف العلماء موسكوفيوم على أنه معدن غير انتقالي، مع عدد من الخصائص المشابهة للبزموت. في الجدول الدوري، ينتمي إلى عناصر الترانساكتينيدات من الكتلة p للفترة السابعة ويتم وضعه في المجموعة 15 كأثقل بنكتوجين (عنصر مجموعة فرعية من النيتروجين)، على الرغم من أنه لم يتم التأكد من أنه يتصرف مثل متماثل أثقل من البزموت. .

وفقًا للحسابات، فإن العنصر له بعض الخصائص المشابهة لمتجانساته الأخف: النيتروجين والفوسفور والزرنيخ والأنتيمون والبزموت. وفي الوقت نفسه، يوضح العديد من الاختلافات المهمة عنها. حتى الآن، تم تصنيع حوالي 100 ذرة موسكوفيوم، والتي لها أعداد كتلية من 287 إلى 290.

الخصائص الفيزيائية

تنقسم إلكترونات التكافؤ للعنصر 115 من الجدول الدوري، موسكوفيوم، إلى ثلاثة مستويات فرعية: 7s (إلكترونان)، 7p 1/2 (إلكترونان)، و7p 3/2 (إلكترون واحد). الأولان منهما مستقران نسبيًا، وبالتالي يتصرفان مثل الغازات النبيلة، في حين أن الأخيرين غير مستقرين نسبيًا ويمكنهما المشاركة بسهولة في التفاعلات الكيميائية. وبالتالي، ينبغي أن تكون إمكانات التأين الأولية للموسكوفيوم حوالي 5.58 فولت. ووفقاً للحسابات، يجب أن يكون المسكوفيوم معدناً كثيفاً بسبب وزنه الذري العالي حيث تبلغ كثافته حوالي 13.5 جم/سم3.

خصائص التصميم المقدرة:

المرحلة: الصلبة.
نقطة الانصهار: 400 درجة مئوية (670 درجة كلفن، 750 درجة فهرنهايت).
نقطة الغليان: 1100 درجة مئوية (1400 درجة كلفن، 2000 درجة فهرنهايت).
الحرارة النوعية للانصهار: 5.90-5.98 كيلوجول/مول.
الحرارة النوعية للتبخير والتكثيف: 138 كيلوجول/مول.

الخواص الكيميائية

العنصر 115 من الجدول الدوري هو الثالث في سلسلة 7p من العناصر الكيميائية وهو أثقل عضو في المجموعة 15 في الجدول الدوري، ويحتل المرتبة التالية للبزموت. يتم تحديد التفاعل الكيميائي للموسكوفيوم في محلول مائي من خلال خصائص أيونات Mc + وMc 3+. من المفترض أن يتم تحلل الأول بسهولة وتكوين روابط أيونية مع الهالوجينات والسيانيد والأمونيا. يجب إذابة هيدروكسيد المسكوفي (I) (McOH)، والكربونات (Mc 2 CO 3)، والأوكسالات (Mc 2 C 2 O 4) والفلورايد (McF) في الماء. يجب أن يكون الكبريتيد (Mc 2 S) غير قابل للذوبان. الكلوريد (McCl)، والبروميد (McBr)، واليوديد (McI)، والثيوسيانات (McSCN) هي مركبات قابلة للذوبان قليلاً.

من المفترض أن يكون فلوريد موسكوفيوم (III) (McF 3) والثيوسونيد (McS 3) غير قابلين للذوبان في الماء (على غرار مركبات البزموت المقابلة). في حين أن الكلوريد (III) (McCl 3)، والبروميد (McBr 3)، واليوديد (McI 3) يجب أن يكونوا قابلين للذوبان بسهولة ويتحللون مائيًا بسهولة لتكوين أوكسوهاليدات مثل McOCl وMcOBr (يشبه أيضًا البزموت). تتمتع أكاسيد موسكوفيوم (I) و (III) بحالات أكسدة مماثلة، ويعتمد استقرارها النسبي إلى حد كبير على العناصر التي تتفاعل معها.

ريبة

نظرًا لأن العنصر 115 من الجدول الدوري يتم تصنيعه تجريبيًا مرة واحدة فقط، فإن خصائصه الدقيقة تمثل مشكلة. وعلى العلماء الاعتماد على الحسابات النظرية ومقارنتها بعناصر أكثر استقرارا ولها خصائص مماثلة.

وفي عام 2011، أجريت تجارب لتكوين نظائر النيهونيوم والفليروفيوم والموسكوفيوم في تفاعلات بين "المسرعات" (الكالسيوم-48) و"الأهداف" (الأمريكي-243 والبلوتونيوم-244) لدراسة خصائصها. ومع ذلك، فإن "الأهداف" تضمنت شوائب من الرصاص والبزموت، وبالتالي، تم الحصول على بعض نظائر البزموت والبولونيوم في تفاعلات نقل النوكليونات، مما أدى إلى تعقيد التجربة. وفي الوقت نفسه، فإن البيانات التي تم الحصول عليها ستساعد العلماء في الدراسة المستقبلية بمزيد من التفصيل للمتجانسات الثقيلة من البزموت والبولونيوم، مثل موسكوفيوم وليفرموريوم.

افتتاح

كان أول تخليق ناجح للعنصر 115 من الجدول الدوري عبارة عن عمل مشترك بين علماء روس وأمريكيين في أغسطس 2003 في JINR في دوبنا. وضم الفريق بقيادة عالم الفيزياء النووية يوري أوغانيسيان، بالإضافة إلى متخصصين محليين، زملاء من مختبر لورانس ليفرمور الوطني. نشر الباحثون معلومات في مجلة Physical Review في 2 فبراير 2004 مفادها أنهم قذفوا الأمريسيوم-243 بأيونات الكالسيوم-48 في سيكلوترون U-400 وحصلوا على أربع ذرات من المادة الجديدة (واحدة ذات 287 نواة وثلاثة نواة ذات 288 نواة). تتحلل هذه الذرات (تتحلل) عن طريق انبعاث جسيمات ألفا إلى عنصر النيهونيوم في حوالي 100 مللي ثانية. تم اكتشاف نظيرين أثقل من موسكوفيوم، 289 Mc و290 Mc، في 2009-2010.

في البداية، لم يتمكن الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية (IUPAC) من الموافقة على اكتشاف العنصر الجديد. وكان مطلوبا تأكيد من مصادر أخرى. على مدى السنوات القليلة التالية، تم تقييم التجارب اللاحقة بشكل أكبر وتم طرح ادعاء فريق دوبنا باكتشاف العنصر 115 مرة أخرى.

وفي أغسطس 2013، أعلن فريق من الباحثين من جامعة لوند ومعهد الأيونات الثقيلة في دارمشتات (ألمانيا) عن إعادة تجربة عام 2004، مما يؤكد النتائج التي تم الحصول عليها في دوبنا. تم نشر تأكيد إضافي من قبل فريق من العلماء العاملين في بيركلي في عام 2015. وفي ديسمبر 2015، اعترفت مجموعة العمل المشتركة بين IUPAC وIUPAP باكتشاف هذا العنصر وأعطت الأولوية لفريق الباحثين الروسي الأمريكي في الاكتشاف.

اسم

في عام 1979، وفقًا لتوصية الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية (IUPAC)، تقرر تسمية العنصر 115 من الجدول الدوري بـ "ununpentium" والإشارة إليه بالرمز المقابل UUP. على الرغم من أن الاسم تم استخدامه على نطاق واسع منذ ذلك الحين للإشارة إلى العنصر غير المكتشف (ولكن المتوقع نظريًا)، إلا أنه لم ينتشر داخل مجتمع الفيزياء. في أغلب الأحيان، كانت المادة تسمى بهذه الطريقة - العنصر رقم 115 أو E115.

وفي 30 ديسمبر 2015، تم الاعتراف باكتشاف عنصر جديد من قبل الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية. ووفقا للقواعد الجديدة، يحق للمكتشفين اقتراح اسم خاص بهم للمادة الجديدة. في البداية كان من المخطط تسمية العنصر 115 من الجدول الدوري "لانجيفينيوم" تكريما للفيزيائي بول لانجفين. وفي وقت لاحق، اقترح فريق من العلماء من دوبنا، كخيار، اسم "موسكو" تكريما لمنطقة موسكو، حيث تم الاكتشاف. وفي يونيو 2016، وافق الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية (IUPAC) على المبادرة ووافق رسميًا على اسم "موسكوفيوم" في 28 نوفمبر 2016.

أنظر أيضا: قائمة العناصر الكيميائية حسب العدد الذري والقائمة الأبجدية للعناصر الكيميائية المحتويات 1 الرموز المستخدمة حاليا ... ويكيبيديا

أنظر أيضا: قائمة العناصر الكيميائية حسب العدد الذري و قائمة العناصر الكيميائية حسب الرمز قائمة أبجدية للعناصر الكيميائية. النيتروجين N الأكتينيوم Ac الألومنيوم آل الأمريسيوم آم الأرجون Ar Astatine في ... ويكيبيديا

النظام الدوري للعناصر الكيميائية (جدول مندليف) هو تصنيف للعناصر الكيميائية يحدد اعتماد الخواص المختلفة للعناصر على شحنة النواة الذرية. النظام هو تعبير بياني عن القانون الدوري، ... ... ويكيبيديا

العناصر الكيميائية (الجدول الدوري) تصنيف العناصر الكيميائية، وتحديد اعتماد الخصائص المختلفة للعناصر على شحنة النواة الذرية. النظام هو تعبير بياني عن القانون الدوري الذي وضعه الروسي... ... ويكيبيديا

كتب

قاموس ياباني-إنجليزي-روسي لتركيب المعدات الصناعية. حوالي 8000 مصطلح، Popova I.S.. القاموس مخصص لمجموعة واسعة من المستخدمين وفي المقام الأول للمترجمين والمتخصصين الفنيين المشاركين في توريد وتنفيذ المعدات الصناعية من اليابان أو...