الأبجدية الكيميائية

شارك

تتكون الأبجدية العربية من 28 حرفًا هي حجر الأساس لجميع الكلمات في تلك اللغة، وينطبق ذلك أيضًا على اللغة الإنجليزية التي تتكون أبجديتها من 26 حرفًا. وبالمثل، فإن كل شيء في عالمنا يتكون من مجموعة من التركيبات المختلفة لحوالي 100 عنصر لا يمكن تحليلها إلى مواد أبسط بواسطة الكيمياء العادية.

قد لا يمكننا أن ننسب تطوير حجر أساس الكتابة، أو الأبجدية، إلى شخص بعينه، ولكن على الجانب الآخر فنحن على دراية تامة بالشخص الذي قام بابتكار طريقة تصنيف اللبنات الأساسية للمادة من خلال ترتيب المواد في الجدول الدوري للعناصر.

في عام 1869، اقترح الكيميائي الروسي ديميتري ميندليف (1834–1907) أن لجميع العناصر الكيميائية "خصائص دورية". ونتيجة لذلك حاول ميندليف ترتيب العناصر الكيميائية وفقًا لأوزانها الذرية، والتي تساوي تقريبًا عدد البروتونات مضاف إلى النيترونات داخل النواة، مفترضًا أن خصائص المواد تتغير تدريجيًّا بزيادة الوزن الذري.

ولكن ما توصل له في الواقع هو أن الخصائص الكيميائية للعناصر تزداد تدريجيًّا ثم تتغير فجأة عند أماكن متباعدة، أو عند "دورات" معينة كما أطلق عليها ميندليف. وللوقوف على سر تلك التغيرات المتكررة، قام ميندليف بترتيب العناصر داخل جدول يتكون من مجموعة من الصفوف، أو الدورات، ومجموعة أخرى من الأعمدة، أو المجموعات.

ويعتمد الجدول الدوري الحديث على ملاحظات ميندليف مع تعديل وحيد، وهو ترتيب العناصر وفقًا لعددها الذري بدلاً من وزنها الذري؛ والعدد الذري هو عدد البروتونات داخل النواة. وكلما تحركنا داخل أحد صفوف الجدول من اليسار لليمين، نلاحظ تغير خصائص العناصر تدريجيًّا، ثم يحدث تحول جذري في الخصائص الكيميائية في نهاية كل صف. ومن الناحية الكيميائية، يشبه العنصر التالي وفقًا العدد الذري أول عنصر في الصف الذي يعلوه، وبالتالي يبدأ صف جديد داخل الجدول.

كما توجد ثماني عشرة مجموعة من العناصر داخل أعمدة الجدول، لكل منها خصائص معينة تتشارك فيها عناصر تلك المجموعة. فتُعرف عناصر المجموعة بالفلزات القلوية، وهي لا تتواجد حرة أبدًا، وتتفاعل مع الماء لتكون محاليل قلوية (أساسية). وعلى الجانب الآخر، تعرف عناصر المجموعة باسم المعادن القلوية الأرضية، وتتفاعل مع الأكسجين في صيغة التفاعل العامة EO؛ حيث يرمز O للأكسجين ويرمز E لعناصر المجموعة2أ؛ وذلك لتكوِّن المحاليل الأساسية. أما عناصر المجموعة فهي عبارة عن فلزات تكون مركبات أكسجينية بالصيغة الكيميائية X2O3؛ حيث يرمز O للأكسجين ويرمز X لعنصر المجموعة 3أ.

وتشمل مجموعة المعادن وغير المعادن، وتتدرج من العناصر غير المعدنية في أعلى العمود إلى العناصر المعدنية في أسفله. بينما تكون جميع عناصر المجموعة مركبات أكسجينية أو كبريتية بالصيغ الكيميائية E2O3 أو E2S3؛ حيث يرمز  Oللأكسجين وS  للكبريت وE لعنصر المجموعة 5أ.

يعتبر الأكسجين أحد أكثر العناصر وفرة على الأرض ويتواجد في المجموعة . وعادةً تكون الصيغ الكيميائية للمركبات الأكسجينية في تلك المجموعة هيEO2  أو EO3، حيث يرمز O للأكسجين ويرمز E لعنصر المجموعة 6أ. أما الهالوجينات أو "مكونات الأملاح" فتوجد في مجموعة وتتفاعل عناصر تلك المجموعة بقوة مع الفلزات القلوية مكونة الأملاح، وجميعها شديدة التفاعل. وعلى العكس، نجد أن جميع عناصر المجموعة من الغازات ويطلق عليها اسم الغازات النبيلة نظرًا لعدم اشتراكها في التفاعلات الكيميائية.

وتوجد الفلزات الانتقالية في المجموعات و و و و و و و، بينما توجد الفلزات الأرضية في سلسلة اللانثينيدات وسلسلة الأكتينيدات. أما المجموعة صفر فتحتوي على الغازات الخاملة، ويطلق عليها خاملة لأن رقم الأكسدة الخاص بها صفر، الأمر الذي يمنعها من تكوين المركبات بسهولة.

في كل دورة، أو صف أفقي، يزداد العدد الذري من اليسار لليمين، وتُُرقَّم الدورات من 1 إلى 7 بدءًا من يسار الجدول. وتتشارك عناصر كل دورة  في معظم الخصائص وليس جميعها. فمثلاً إذا نظرنا في أول عنصرين في الدورة الثالثة، وهما الصوديوم (Na) والمغنسيوم (Mg)، نجد أنهما يميلان لفقد الإلكترونات أثناء التفاعل ولكن الصوديوم يفقد إلكترونًا واحدًا بينما يفقد المغنسيوم إلكترونين؛ أما الكلورين (Cl) فيوجد في أسفل الدورة ويميل لاكتساب الإلكترونات.

يعتبر الجدول الدوري من أضخم وأهم المراجع للعلماء والمعلمين والتلاميذ؛ حيث يوضح الجدول التركيب الذري لكل عنصر على وجه الأرض. فعند النظر في الجدول الدوري، يستطيع كل شخص معرفة عدد الإلكترونات الخاصة بكل عنصر، وكذلك وزنه. فإذا كنت غير متأكد من كينونة المادة، يمكنك الرجوع للتركيب الذري لها ومقارنتها بالمعلومات المتوفرة داخل الجدول الدوري وستتمكن حينها من التعرف على المادة بمطابقة العنصر بالمعلومات داخل الجدول مثلما تقوم بفك الشفرة!

المراجع

chemistry.about.com
periodic.lanl.gov
aip.org

visionlearning.com
dummies.com
ehow.com
en.wikipedia.org

*المقال منشور في نشرة مركز القبة السماوية العلمي، عدد ربيع 2011.

من نحن

«كوكب العلم» مجلة علمية ترفيهية باللغتين العربية والإنجليزية يصدرها مركز القبة السماوية العلمي بمكتبة الإسكندرية وتحررها وحدة الإصدارات بقطاع التواصل الثقافي ...
مواصلة القراءة

اتصل بنا

ص.ب. 138، الشاطبي 21526، الإسكندرية، جمهورية مصر العربية
تليفون: 4839999 (203)+
داخلي: 1737–1781
البريد الإلكتروني: COPU.editors@bibalex.org

شاركنا

© 2022 | مكتبة الإسكندرية