عناصر و جدول تناوبی (1)

علم از زمان نظریه ی هوا، آب، آتش و خاک ارسطو پیشرفت کرده است. دانشمندان 89 عنصر که به طور طبیعی وجود دارند، شناسایی کرده اند و حدود 30 عنصر دیگر را نیز به طور مصنوعی در آزمایشگاه ساخته اند.

عناصر اطراف ما به تنهایی یا به صورت ترکیبی، بدن ما، دنیا، خورشید و در واقع کل جهان هستی ما را تشکیل می دهند.

فراوان ترین عنصر پوسته ی زمین، اکسیژن است:

عناصر آلومینیوم، آهن، اکسیژن و سیلیکون حدود 88 درصد سطح جامد کره ی زمین را تشکیل می دهند. آب در سطح زمین و هوا به صورت ابر و مه از هیدروژن و اکسیژن تشکیل شده است. 99 درصد هوا نیتروژن و اکسیژن است. هیدروژن، اکسیژن و کربن 97 درصد بدن انسان را تشکیل می دهند.

عناصر پیرامون ما به صورت های مختلف جامد، مایع و گاز وجود دارند؛ موادی که از این عناصر تشکیل یافته اند، ممکن است به صورت های زیر یافت شوند:

• ماده ی خالص: ماده ای که همواره ترکیب ثابتی دارد.
• مخلوط : این ماده، قسمت های غیر شبیه به هم دارد و ترکیب این ماده از نمونه ای به نمونه ی دیگر فرق می کند.
• مخلوط ناهمگن: این ماده، اجزایی دارد که به طور فیزیکی مشخص و مجزا هستند و خواص آن ها با هم متفاوت است.
• مخلوط همگن: ماده ای که کل اجزای آن مشابه هم هستند.

ماده ی مرکب ماده ی خالصی است که می تواند با تغییر شیمیایی به مواد ساده تری با یک نسبت جرمی ثابت تجزیه شود.

عنصر، ماده ی خالصی است که نمی تواند با هیچ روش شیمیایی یا فیزیکی و وسیله ای به چیز ساده تری تفکیک شود.

تغییر شیمیایی، تغییری است که خصوصیات ماده را تغییر می دهد؛ تغییر فیزیکی، تغییری است که خصوصیات ماده را تغییر نمی دهد.

در شکل بالا، ماده ی مرکبی مانند شکر را می بینیم که به آسانی می تواند با حرارت دادن به مواد ساده تری تجزیه شود. یکی از این مواد ساده تر، عنصر سیاه رنگی به نام کربن است که دیگر به هیچ روش شیمیایی یا فیزیکی نمی تواند تجزیه شود.

خودآزمایی:

به نظر شما الکل ایزوپروپیل چه ماده ای است؟

1.     مخلوط همگن

2.     مخلوط ناهمگن

3.     ماده خالص

4.     ماده ی مرکب

5.     خالص و مرکب

بلی، جواب گزینه ی آخر است.

خاصیت تناوبی و قانون تناوبی:

در سال 1869، شیمیدان روسی، دیمیتری مندلیف و شیمیدان آلمانی، لوتر مایر به طور جداگانه، ترکیبی از عناصر شناخته شده را منتشر ساختند که به جدول تناوبی امروزی بسیار شبیه بود.

جدول تناوبی اولیه:

 آشفته و درهم بود!!!

عناصر، هیچ ترتیبی نداشتند.

یافتن اطلاعات سخت بود.

شیمی معنایی نداشت.

طبقه بندی مندلیف عمدتاً بر اساس خواص شیمیایی عناصر بود؛ در حالی که طبقه بندی مایر تا حد زیادی بر اساس خواص فیزیکی بود. هردو دانشمند بر افزایش وزن اتمی به عنوان تکرار دوره ای منظم تأکید کردند.

کار مندلیف این بود که:

• عناصر را در ردیف‌هایی بر اساس افزایش وزن اتمی قرار داد.

• عناصر را در ستون هایی بر اساس واکنش آن‌ها مرتب کرد.

• او جاهای خالی برای عناصری که آن ها را ”‌کشف نشده“ می‌نامید، باقی گذاشت (معلوم شد که حق با او بوده است!)

• او الگوی افزایش وزن اتمی را کنار گذاشت تا عناصری که به طور مشابه با هم واکنش می‌دهند، نگه دارد.

• او فهمید که خواص تناوبی عناصر در شکل تناوبی، متغیر خواهند بود.

با وجودی که مندلیف جاهای خالی برای عناصر کشف نشده باقی گذاشت، ( مفهوم عدد اتمی 50 سال بعد از کار مندلیف کشف شد. ) این واقعیت که خواص عناصر با عدد اتمی تغییر می کند، او را به فکر انداخت که چندین عنصر وجود دارند که با جدول تنظیم شده ی او تناسب ندارند زیرا او بر افزایش وزن اتمی عناصر تأکید داشت. بعدها او فهمید که عدد اتمی که خاصیت بنیادی هر عنصری است، اساسی برای ترتیب عناصر در جدول تناوبی اوست و این تغییر را در جدول خود اعمال کرد.

خواص عناصر، تابعی تناوبی از اعداد اتمی آن هاست.

نام های عناصر:

103 عنصر اولیه در کل جهان، نام هایی دارند که از این موارد ریشه گرفته اند:

• مواد مرکب یا موادی که عنصر را کشف کرده اند.
• یک خاصیت غیرعادی یا ویژگی خاص عنصر
• مکان ها، شهرها و کشورها
• دانشمندان معروف
• اساطیر یونانی
• اجرام نجومی

در این شکل برخی از نمادهایی که دالتون برای اتم های عناصر و مولکول های مواد مرکب استفاده کرد، می بینیم. او احتمالاً مانند یونانی ها از دایره برای هر کدام از مواد استفاده کرده؛ زیرا او اتم ها را کره های ریز، گرد و سختی تصور کرده بوده است.

در مطلب بعدی با نظریه های اتمی و نمادهای شیمیایی و جدول تناوبی بیش تر آشنا خواهیم شد.

مرکز یادگیری سایت تبیان

تهیه و تنظیم: خدیجه آلچالانلو