العنصر الكيميائي ( Element, Chemical )

---

الجدول الدوري للعناصر

العنصر الكيميائي أحد الأنواع المعروفة من المواد الكيميائية الأساسية. وتعتبر جميع المواد الكيميائية عناصر أو مركَّبات (اتحادات من العناصر). يعتبر الهيدروجين والأكسجين من العناصر، والماء مركّب من الهيدروجين والأكسجين.

يعتمد الاتحاد العالمي للكيمياء البحتة والتطبيقية وجود 103 عناصر. ومنذ عام 1964م، أعلنت عدّة مجموعات من العلماء أنهم صنّفوا ستة عناصر جديدة. إلا أنه لم يتم القبول الرسمي لأي من العناصر المعلن عنها حتى الآن.

يمكن تعريف العنصر الكيميائي بإحدى طريقتين. 1- هو مادة لا يمكن أن تنحل كيميائيًا إلى مواد أبسط منها، أو 2- هو مادة تحوي نوعًا واحدًا فقط من الذرات.

والذرات قطع صغيرة من المادة لدرجة أنه يلزم البلايين منها لعمل مقدار ضئيل جدا من أي مادة.

وقد جاء في مؤلفات قدامى الإغريق وبعض الذين سبقوهم أن جميع المواد ما هي إلا عناصر أو مركّبات لعناصر بعضها مع بعض. وعلى الرغم من بساطة هذا الرأي فإنه من الصعب تحديد ما إذا كانت مادة ما عنصرًا أو مركّبًا. فقد وقعت أخطاء كثيرة في اكتشاف العناصر المختلفة. فعلى سبيل المثال، تبيَّن أن سبعة من أصل 33 عنصرًا ذكرها الكيميائي الفرنسي أنطوان لافوازيه في القرن الثامن عشر الميلادي، لم تكن عناصر حقيقية.

ومع أن 12 عنصرًا كيميائيًا كانت معروفة في العهود القديمة، إلا أنه لم يتم التعرف عليها بوصفها عناصر. وقد اكتُشف 76 من العناصر الأخرى بين سنة 1557م و1925م. كما اكتُشف 21 عنصرًا آخر منذ سنة 1937م. ولا توجد 18 من العناصر المعروفة بشكل طبيعي على سطح الأرض أو في باطنها، ولكنها تحضر صناعيًا وذلك بتوجيه جسيمات ذرية ذات سرعة فائقة لترتطم بذرات أخرى فتغير بنيتها.

ويعتبر الأكسجين أكثر العناصر وفرة في قشرة الأرض، إذ يشكل نصف وزن القشرة الأرضية تقريبًا، بينما تشكل العناصر الأخرى جزءًا بسيطًا من القشرة الأرضية.

وتوجد معظم العناصر التي على سطح الأرض أو في باطنها متحدة مع العناصر الأخرى. ويمكن الحصول على العناصر المتبقية بتحلل أو تفكك المركبات التي تحتوي العنصر المطلوب. لا توجد العناصر المصنّعة بوفرة حيث تم تحضير كميات بسيطة منها فقط. وجميع العناصر المصنّعة وبعض العناصر الموجودة على سطح الأرض أو في باطنها، عناصر مشعة.

أسماء ورموز العناصر:

اشتُقت بعض أسماء العناصر من أصول يونانية أو لاتينية. فقد اشتقت كلمة بروم من كلمة يونانية بمعنى رائحة كريهة. وأُطلقت أسماء كثير من العناصر المصنّعة تكريمًا لشخص أو مكان. كما اكتشف العلماء في جامعة كاليفورنيا في بركلي، عنصر البيركيليوم وسموه بهذا الأسم تكريمًا لتلك المدينة. كذلك سُمّي الإينشتنيوم بهذا الاسم تكريمًا للفيزيائي ألبرت أينشتاين.

ولجميع العناصر، ماعدا العناصر من 104 إلى 109، رموز تتكون من حرف أو حرفين. ويستخدم الكيميائيون الرموز اختصارا لاسم العنصر. وتؤخذ رموز بعض العناصر من الحرف الأول لاسمها اللاتيني. فالحرف C على سبيل المثال، هو رمز الكربون. ويستخدم العلماء حرفين من الاسم رمزًا عندما تبدأ أسماء عنصرين أو أكثر بنفس الحرف. فللكالسيوم الرمز Ca، وللخارصين الرمز Zn. وتُشتق بعض رموز العناصر من الكلمات القديمة لها. فقد اشتُق رمز الرصاص Pb من كلمة الرصاص اللاتينية Plumbum.

يستخدم الكيميائيون الرموز لكتابة صيغ المركبات. وتبين صيغ المركبات نوعية العناصر الداخلة في المركب وعدد ذرات كل منها. ★ تَصَفح: الكيمياء. وتُشكل الرموز اللغة العالمية للكيميائيين. وتوجد رموز جميع العناصر في الجدول الدوري للعناصر، كما يوجد جدول الترتيب الأبجدي لأسمائها مع هذه المقالة.

الجدول الدوري للعناصر:

يُرتب العناصر في صفوف أفقية تسمى الدورات وذلك تبعًا لأعدادها الذرية. والعدد الذري هو عدد البروتونات (جسيمات موجبة الشحنة) في نواة الذرة (اللُب). وتوجد أيضًا في نويات جميع الذرات تقريبًا، جسيمات غير مشحونة كهربائيًا تسمى النيوترونات.

تحتوي ذرات أي عنصر على نفس العدد من البروتونات ولكن بعض ذرات العنصر تحتوي أحيانًا على عدد من النيوترونات تختلف من ذرة لأخرى. وتسمى الذرات التي تحتوي على عدد مختلف من النيوترونات نظائر العنصر .★ تَصَفح: النظير.

تحتوي جميع الذرات على إلكترونات (جسيمات سالبة الشحنة) تدور حول النواة. وتحتوي الذرة المتوازنة كهربائيًا على نفس العدد من الإلكترونات والبروتونات. وتقسَّم الإلكترونات المحيطة بالذرة إلى مدارات (مجموعات) تبعًا للطاقة الخاصة بكل منها. وتنجذب الإلكترونات القريبة إلى النواة بقوة أكبر من غيرها. ولكل مدار رقم خاص به، والمدار القريب من النواة هو المدار رقم 1.

يستطيع كل مدار استيعاب عدد معين من الإلكترونات.فالمدارات 1، 2، 3، 4، 5، 6، و7 تستطيع استيعاب 2، 8، 18، 32، 50، 72، و98 إلكترونًا كحد أقصى. وتسمى المدارات أحيانًا بالحروف Q, P, O, N, M, L, K.

يشكل كل صف رأسيّ في الجدول الدوري مجموعة من العناصر ذات علاقة ببعضها. وتتشابه عناصر كل مجموعة في الطريقة التي تكوِّن بها المركبات كما أن لها خواص أخرى متشابهة. وينبثق هذا التشابه من التشابه في التراكيب الإلكترونية في كل مجموعة.

يسيطر عدد الإلكترونات، في المدار الخارجي على السلوك الكيميائي للذرة. ويوجد نفس العدد من الإلكترونات، في معظم المجموعات، في المدارات الخارجية لكل عنصر. ★ تَصَفح: الكيمياء.

يمكن تقسيم الصفوف الرأسية الثمانية عشر للعناصر إلى مجموعتين (أ) و (ب) وذلك بناء على التركيب الإلكتروني. ويستطيع العلماء التكهن بدقة أكبر بالتفاعلات الكيميائية للعناصر التي تظهر في المجموعة أ. ويمكن أيضا ترقيم الأسطر العمودية من 1 إلى 18 من اليسار إلى اليمين.

كيفية استخدام الجدول:

تُعتبر طريقة استخدام الأعداد الذرية هي الأسهل لتعيين مواقع العناصر في الجدول. ويبين جدول العناصر العدد الذري لكل منها. يُصنّف الكيميائيون العناصر التي لها نفس الخواص المتشابهة، في مجموعة واحدة. وتوضح هذه المجموعات بالألوان في الجدول الدوري. وللحصول على معلومات عن هذه العناصر. ★ تَصَفح: القلوي ؛ الفلز ؛الغاز الخامل ؛ الأتربة النادرة.

يشمل استخدام الجدول الدوري مقارنة السلوك الكيميائي للعناصر. تحتوي المجموعة 8 أ، على سبيل المثال، على الهيليوم والنيون والأرجون والكريبتون والزينون والرادون.

توجد هذه العناصر المسماة بالغازات الخاملة في الحالة الغازية عند درجة الحرارة والضغط العادي، ولا يتحد أي منها بسهولة مع عناصر أخرى لتكوين مركبات.

ويكمن مغزى هذا السلوك عند مقارنته مع العناصر ذات العدد الذري الأكبر أو الأصغر بمقدار واحد عن كل من الغازات الخاملة. تعتبر ذرات العناصر المجاورة من أكثر العناصر قدرة على التفاعل فهي تغير غالبًا تركيبها الإلكتروني إلى ذلك الخاص بأقرب ذرة غاز خامل.

يعتبر فقدان أو اكتساب الإلكترونات عند اتحاد الذرة مع ذرات أخرى أحد الطرق التي تسلكها الذرة لتغيير تركيبها الإلكتروني.

تتحول الذرات أو مجموعة من الذرات عندما تكتسب أو تفقد إلكترونات إلى أيونات ذات شحنات كهربائية. فعندما يتفاعل الصوديوم مع غاز الكلور على سبيل المثال، تفقد كل ذرة صوديوم إلكترونًا وتكتسب كل ذرة كلور إلكترونًا واحدًا. ويصبح لأيون الصوديوم عندئذ نفس التركيب الإلكتروني لذرة الغاز الخامل، النيون، كما يصبح لأيون الكلور نفس التركيب الإلكتروني لذرة الغاز الخامل الأرجون.

تطور الجدول الدوري:

عندما اكتشف الكيميائيون عناصر جديدة، اكتشفوا أيضا تشابه بعض العناصر في سلوكها. ومع بداية منتصف القرن التاسع عشر، اقترح كيميائيون عديدون طرقًا لتنظيم العناصر المعروفة في جدول دوري وذلك لتجميع العناصر التي تتشابه في خواصها معًا. وكان على رأس هؤلاء الباحثين جوليوس مايَوْ من ألمانيا، ودمتري مندليف من روسيا.

وجد الكيميائيون أن العناصر التي تتشابه في خواصها تظهر بانتظام عندما ترتب حسب الزيادة في وزنها الذري. الوزن الذري هو وزن الذرة مقارنة بذرة الكربون 12، التي لها وزن ذري محدد مقداره 12 وحدة. تُعْطي النظائر المشعّة في الغالب أعدادًا كتلية بدلا من الأوزان الذرية، يكافئ العدد الكتلي للذرة مجموع بروتوناتها ونيوتروناتها، وهو مطابق إلى حد كبير للوزن الذري.

تُعرف حقيقة ظهور العناصر ذات الخواص المتشابهة على فترات منتظمة بالقانون الدوري. وجد الكيميائيون فيما بعد بأن الجدول الدوري يكون أكثر دقة عند ترتيب العناصر تبعا لتركيبها الإلكتروني لا تبعا لأوزانها الذرية.