|
آموزشی
|
||
ضرورت طبقه بندی عنصرها
دانشمندان با مطالعه بر روی عناصر متوجه شده بودند كه با وجود تفاوت بین خواص عنصرها مشابهت فیزیكی و شیمیایی بین عناصر وجود دارد. تفاوت ها نیز از نظم و ترتیب خاصی پیروی می كند.
طبقه بندی عناصر، با توجه به تشابه برخی از عنصرها با یك دیگر، و نظم و ترتیب موجود در تغییرات خواص آنها امكان پذیر بود.
سرگذشت جدول عناصر
· اولین دسته بندی توسط لاوازیه صورت گرفت. لاوازیه عناصر را به دو دسته فلز و نافلز تقسیم كرد.
· دوبراینر دانشمند دیگری كه عناصر در دسته های سه تایی به جدول زیر تقسیم بندی كرد.
|
نمونه هایی از سه تاییهای دوبراینر | ||||||
|
|
سه تایی اول |
سه تایی دوم |
سه تایی سوم | |||
|
|
نام |
جرم اتمی |
نام |
جرم اتمی |
نام |
جرم اتمی |
|
عنصر اول |
كلسیم |
1/40 |
كلر |
5/35 |
گوگرد |
1/32 |
|
عنصر سوم |
باریم |
3/137 |
ید |
9/126 |
تلور |
6/127 |
|
|
میانگین 7/88 |
میانگین 2/81 |
میانگین 9/79 | |||
|
عنصر دوم |
استرونسیم |
6/87 |
برم |
9/79 |
سلنیم |
0/79 |
· نیوزلند براساس قانون اكتاو (گام های موسیقی) هفت عنصر را در هفت دسته هفت تایی دسته بندی كرد. در این دسته بندی خواص فیزیكی و شیمیایی در عنصر هشتم تكرار می شد.(طبق جدول زیر)
|
قانون اكتاوهای نیوزلند | ||||||
|
7 |
6 |
5 |
4 |
3 |
2 |
1 |
|
F |
O |
N |
C |
B |
Be |
Li |
|
CI |
S |
P |
Si |
Al |
Mg |
Na |
|
|
|
|
|
|
|
K |
اولین دانشمندی كه عناصر را طبقه بندی كرد مندلیف روسی بود.
مندلیف به تغییرات خواص عناصر توجه نمود. او با بیان قانون تناوبی جدول خود را عرضه كرد.
مندلیف در تنظیم جدول دو اصل را رعایت كرد.
1- اصل تشابه خواص عناصر (قرار گرفتن عناصر با خاصیت های مشابه در زیر هم در یك ستون)
2- افزایش تدریجی جرم اتمی عناصر در ردیف های كنار هم (تغییر تدریجی خواص)
مندلیف عناصر شناخته شده زمان خود را در چند ردیف (دوره ـ تناوب) براساس افزایش جرم اتمی از چپ به راست منظم نمود. به گونه ای كه عناصر با خواص مشابه زیر یكدیگر در یك ستون قرار بگیرند.
این كار باعث شد خانه های خالی متعددی از عناصر كه در زمان مندلیف كشف نشده بود پیش بینی شود در نتیجه قدم بزرگ در راه كشف این عناصر توسط محققین برداشته شود.
ایراد جدول مندلیف: چند مورد بی نظمی دیده می شد و آن این بود كه برای رعایت اصول تشابه مجبور شد عناصر سنگین تر را قبل از عناصر سبك تر قرار دهد.
قانون تناوبی مندلیف: اگر عنصرها به ترتیب افزایش جرم اتمی در كنار هم در ردیف قرار گیرند خواص فیزیكی و شیمیایی آنها به طور تناوبی تكرار می شود.
بعد ها موزلی با كشف عدد اتمی تعداد پروتون های هسته نشان داد كه عدد اتمی معیار مناسب تری برای تنظیم عناصر در جدول تناوبی است. بر همین اساس موزلی معیار تنظیم عناصر در جدول را تغییر داد. به طور كه در جدول تناوبی امروزی عناصر بر مبنای عدد اتمی (نه جرم اتمی) تنظیم شده اند.
قانون تناوبی جدول امروزی: براساس كار موزلی ـ قانون تناوبی عناصر ـ هر گاه عناصر را براساس افزایش عدد اتمی در كنار یكدیگر قرار دهیم خواص فیزیكی و شیمیایی آنها به طور تناوبی تكرار می شود.
سه مورد بی نظمی جدول تناوبی مندلیف:
در جدول پیشنهادی مندلیف نیكل بعد از كبالت و ید نیز بعد از تلور آمده است. (لازم به ذكر است كه آرگون و پتاسیم هم جزء این بی نظمی ها قرار می گیرد اما باید دانست كه در زمان مندلیف هنوز گازهای نجیب كشف نشده بود.) مندلیف نه (9 ) مورد خواص و محل عنصر را پیش بینی كرد كه هشت مورد آن درست بود. سه مورد آن به ترتیب اكا سیلسیم (همان ژرمانیم) ـ اكابور (همان اسكاندیم) ـ اكاآلومینیم (همان گالیم) بودند.
جدول تناوبی عناصر: جدول دارای 18 گروه و 7 دوره می باشد.
در دوره اول تا ششم به ترتیب
|
6 |
5 |
4 |
3 |
2 |
1 |
دوره |
|
32 |
18 |
18 |
8 |
8 |
2 |
تعداد عنصر |
|
f d s p |
s p d |
s p d |
s p |
s p |
s |
نوع اربیتال |
دوره هفتم كه ناقص است و امروزه شامل 23 عنصر می باشد.
البته در جدول كتاب 109 عنصر ارائه شده اما طبق آخرین خبر اینترنتی جدول دارای 118 عنصر می باشد
گروه: عناصری كه در یك ستون در زیر هم قرار دارد و مشابهت خواص دارند.
دوره: عناصری كه در یك ردیف افقی در كنار هم قرار دارند و خواص آنها به طور تدریجی تغییر می كند.
شماره دوره تعداد لایه ها اصلی و شماره گروه تعداد الكترون های لایه آخر یا لایه ظرفیت و شماره خانه تعداد كل الكترون ها یا پروتون ها را نشان می دهد.
جدول دارای 8 گروه اصلی (A) و 10 گروه فرعی (B) می باشد. (البته 10 گروه (ستون) به 8 گروه فرعی (B) تقسیم شده است.
از یك دیدگاه می توان عناصر جدول را به دسته های فلز و نافلز و شبه فلز و گاز نجیب تقسیم كرد.
فلز: عناصری كه در لایه آخر (لایه ظرفیت) كمتر از سه الكترون دارند. تمایل به از دست دادن الكترون دارند. بیش از 80% عناصر جدول فلز هستند كه به جزء جیوه همگی جامدند و ویژگی های مشترك زیر دارند.
1- رسانای خوب گرما و برق هستند.
2- سطح براق دارند.
· قابلیت چكش خواری و شكل پذیری دارند.
نافلز: عناصری كه در لایه ظرفیت بیشتر از چهار الكترون (پنج ـ شش ـ هفت) دارند. تمایل به گرفتن الكترون دارند. بیشتر به حالت گاز هستند (بجزء برم) و آن نافلزاتی كه جامدند ویژگی های زیر را داراست.
1- رسانای خوبی برای گرما و برق نیستند.
2- سطح براق ندارند.
3- شكننده بوده و قابلیت چكش خواری و مفتول شدن ندارند.
|
|
|
|
B |
|
|
|
Si |
|
|
|
As |
Ge |
|
|
Te |
Sb |
|
|
شبه فلز: این عناصر برخی خواص فلزی و برخی خواص نافلزی را دارا می باشد. در جدول تناوبی نوار پلكانی را به خود اختصاص داده است. (شش عنصر
گاز نجیب:
عناصری هستند كه به دلیل آرایش الكترونی خاص (لایه ظرفیت آنها پر و پایدار است.) و واكنش پذیری بسیار كمی دارند.
جدول تناوبی امروزی عنصرها:
متداول ترین شكل جدول تناوبی در حال حاضر توسط شیمیدان ها مورد استفاده قرار می گیرد براساس قانون تناوبی عنصرها استوار است. بر طبق این قانون هر گاه عنصرها را براساس افزایش عدد اتمی در كنار یك دیگر قرار دهیم خواص فیزیكی و شیمیایی آن ها به صورت تناوبی تكرار می شود.
مهمترین نكته در جدول تناوبی تشابه آرایش الكترونی عنصرهای یك خانواده در بسیاری از گروه های این جدول است. بنابراین با نگاهی به این جدول تناوبی متوجه می شویم كه خواص شیمیایی عنصرهای همگروه به این دلیل مشابهند كه آرایش الكترونی آن ها به یكدیگر شبیه است. پس مكان خاصی را در جدول تناوبی به خود اختصاص می دهد.
جدول 2 آرایش الكترونی برخی از عنصرهای تناوب های دوم و سوم
|
Ne |
F |
O |
N |
C |
B |
Be |
Li |
تناوب 2 |
|
8،2 |
7،2 |
6،2 |
5،2 |
4،2 |
3،2 |
2،2 |
1،2 |
تعداد الكترون ها در هر لایه |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
آرایش الكترونی |
|
Ar |
CI |
S |
P |
Si |
Al |
Mg |
Na |
تناوب 3 |
|
8،8،2 |
7،8،2 |
6،8،2 |
5،8،2 |
4،8،2 |
3،8،2 |
2،8،2 |
1،8،2 |
تعداد الكترون ها در هر لایه |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
آرایش الكترونی |
|