الوحدة الثالثة: الجدول الدوري

الصف التاسع - مادة الكيمياء

Periodic Table

📚 الجدول الدوري للعناصر - تصنيف العناصر

تاريخ الجدول الدوري

في عام 1869، قام العالم الروسي مندليف Mendeleev ببناء الجدول الدوري الحديث للعناصر إنجازاً علمياً رئيسياً. وبالرغم من الجهود الكبيرة التي بُذلت لترتيب العناصر وتصنيفها، إلا أن ذلك ظل محدوداً وغير دقيق إلى أن قدّم العالم الروسي مندليف نموذجاً للجدول الدوري مُعتمداً على الكتل الذرّية للعناصر.

وقد نجح الجدول الدوري لمندليف إلى تركه فراغات لعناصر مُحتملة لم تكن مُكتشفة بعد (الصورة 1-3)، ولعدم مُحاولته توزيع العناصر وفق أنماط مُعيّنة. لأنه لم يكن يملك دليلاً يُثبت ذلك التوزيع.

🔬 تعريفات أساسية

  • الجدول الدوري Periodic table: هو الجدول الذي يُصنّف فيه العناصر الكيميائية وفقاً لزيادة العدد الذري والتركيب الإلكتروني
  • الدورة Period: صف في الجدول الدوري يحتوي على عناصر تُرتّب وفقاً لتزايد أعدادها الذرّية
  • المجموعة Group: عمود في الجدول الدوري يحتوي على عناصر لها خصائص كيميائية متشابهة

بناء الجدول الدوري الحديث

اعتُبرت عملية بناء الجدول الدوري Periodic Table الحديث للعناصر إنجازاً علمياً رئيسياً. ولم تكن مُحاولة مندليف الأولى من نوعها لإنشاء نموذج للجدول الدوري مُعتمداً على أعداد أعدادها الذرّية في صفوف أفقية تُسمّى بالدورات Periods وأعمدة رأسية تُسمّى بالمجموعات Groups.

🔢 المجموعات والدورات في الجدول الدوري

الدورات (الصفوف الأفقية)

يتضح من الشكل (1-3) أن الجدول الدوري يتألف من 7 دورات، تتألف الدورة الأولى من عُنصريْ الهيدروجين والهيليوم، أما الدورة الثانية فتتكوّن من ثمانية عناصر تبدأ بالليثيوم وتنتهي بالنيون. ونلاحظ أن العدد الذرّي للعنصر يزداد بمقدار 1 عن العنصر الذي يسبقه.

وتم أيضاً تقسيم العناصر في الجدول الدوري إلى 8 مجموعات رئيسية (الشكل 1-3). فقد رُتّبت العناصر على شكل مجموعات رئيسية من I إلى VIII بحيث تتألف المجموعة الواحدة خصائص كيميائية وفيزيائية متشابهة.

الدورة عدد العناصر الخصائص
الدورة الأولى 2 عنصر الهيدروجين والهيليوم
الدورة الثانية 8 عناصر من الليثيوم إلى النيون
الدورة الثالثة 8 عناصر من الصوديوم إلى الأرجون
الدورة الرابعة 18 عنصر تضم العناصر الانتقالية
ملاحظة مهمة: تتكسّب بعض المجموعات الرئيسية أسماء خاصة. فالمجموعة I التي تضم أكثر الفلزّات نشاطاً تُسمّى بمجموعة الفلزّات القلوية. أمّا المجموعة VII فتتسمّى بمجموعة الهالوجينات وتضم أكثر اللافلزّات نشاطاً. أضف إلى ذلك أن الغازات النبيلة الموجودة في المجموعة VIII تُعدّ عناصر غير نشطة كيميائياً.

⚗️ أنواع العناصر في الجدول الدوري

الفلزات Metals

الخصائص:

  • صلبة في درجة الحرارة العادية
  • لها بريق معدني
  • قابلة للطرق والسحب
  • موصلة جيدة للحرارة والكهرباء
  • تُصدر صوتاً رنّاناً

اللافلزات Non-metals

الخصائص:

  • صلبة أو سائلة أو غازية
  • ليس لها بريق معدني
  • غير قابلة للطرق والسحب
  • رديئة التوصيل للحرارة والكهرباء
  • لا تُصدر صوتاً

أشباه الفلزات Metalloids

الخصائص:

  • تجمع خصائص الفلزات واللافلزات
  • توصيل كهربائي متوسط
  • تُستخدم في الإلكترونيات
  • مثل: السيليكون والجرمانيوم

توزيع العناصر في الجدول الدوري

يوضّح الشكل (3-1) توزيع الفلزات واللافلزات وأشباه الفلزات في الجدول الدوري. نلاحظ أن الفلزات تقع في يسار الجدول الدوري (معظم العناصر)، بينما اللافلزات تقع في يمين الجدول، ويفصل بين الفلزات واللافلزات خط متدرج من العناصر تُسمّى أشباه الفلزات Metalloids أو Semi-metals.

🎨 الجدول الدوري التفاعلي

انقر على أي عنصر لمعرفة المزيد عنه

اختر عنصراً من الجدول أعلاه

⚛️ الترتيب الإلكتروني والجدول الدوري

العلاقة بين الترتيب الإلكتروني والجدول الدوري

يُعتبر الترتيب الإلكتروني Electron arrangements علاقة واضحة مُباشرة بين موقع العنصر في الجدول الدوري وتوزيعه الإلكتروني. حيث:

  • رقم الدورة: يدل على عدد مستويات الطاقة التي تحتوي على إلكترونات في العنصر
  • رقم المجموعة: يدل على عدد الإلكترونات في مستوى الطاقة الخارجي للعناصر الرئيسية

📊 أمثلة على الترتيب الإلكتروني

  • الصوديوم Na (المجموعة I، الدورة 3): الترتيب الإلكتروني: 2,8,1
  • المغنيسيوم Mg (المجموعة II، الدورة 3): الترتيب الإلكتروني: 2,8,2
  • الألومنيوم Al (المجموعة III، الدورة 3): الترتيب الإلكتروني: 2,8,3
  • الأرجون Ar (المجموعة VIII، الدورة 3): الترتيب الإلكتروني: 2,8,8
قاعدة مهمة: العناصر التي تنتمي إلى نفس المجموعة يكون لها نفس عدد الإلكترونات في مستوى الطاقة الخارجي، وهذا ما يفسر تشابه خصائصها الكيميائية!

📈 الخصائص الدورية للعناصر

تدرج الصفة الفلزية واللافلزية

يُبدي الانتقال من الخصائص الفلزية إلى الخصائص اللافلزية للعناصر في الدورة الواحدة ما يلي:

  • تقع الفلزات في يسار الجدول الدوري
  • تقع اللافلزات في يمين الجدول الدوري
  • تقع أشباه الفلزات في منطقة وسطية بينهما
  • تزداد الصفة الفلزية بالاتجاه من اليمين إلى اليسار في الدورة الواحدة
  • تزداد الصفة الفلزية بالاتجاه من الأعلى إلى الأسفل في المجموعة الواحدة

أمثلة على التدرج في الخصائص

الدورة الثالثة:

عند الانتقال من Na → Mg → Al → Si → P → S → Cl → Ar نلاحظ:

  • الصوديوم (Na): فلز نشط جداً
  • المغنيسيوم (Mg): فلز نشط
  • الألومنيوم (Al): فلز
  • السيليكون (Si): شبه فلز
  • الفسفور (P): لافلز
  • الكبريت (S): لافلز
  • الكلور (Cl): لافلز نشط جداً
  • الأرجون (Ar): غاز نبيل (خامل)

📝 أسئلة متوقعة مع الإجابات

السؤال 1: من هو العالم الذي قام ببناء الجدول الدوري الحديث؟ وفي أي عام؟

الإجابة: العالم الروسي مندليف (Mendeleev) في عام 1869. قام بترتيب العناصر حسب الكتل الذرية وترك فراغات للعناصر غير المكتشفة.

السؤال 2: ما الفرق بين الدورة والمجموعة في الجدول الدوري؟

الإجابة:
  • الدورة: صف أفقي في الجدول الدوري يحتوي على عناصر تُرتّب وفقاً لتزايد أعدادها الذرية
  • المجموعة: عمود رأسي في الجدول الدوري يحتوي على عناصر لها خصائص كيميائية متشابهة

السؤال 3: اذكر خمس خصائص للفلزات

الإجابة:
  1. صلبة في درجة الحرارة العادية (ماعدا الزئبق)
  2. لها بريق معدني
  3. قابلة للطرق Malleable (يمكن طرقها إلى صفائح رقيقة)
  4. قابلة للسحب Ductile (يمكن سحبها إلى أسلاك رفيعة)
  5. موصلة جيدة للحرارة والكهرباء
  6. تُصدر صوتاً رنّاناً Sonorous

السؤال 4: ما هي أشباه الفلزات؟ واذكر مثالين عليها

الإجابة: أشباه الفلزات (Metalloids أو Semi-metals) هي عناصر تجمع بين خصائص الفلزات واللافلزات، وتقع على خط متدرج يفصل بين الفلزات واللافلزات في الجدول الدوري.

أمثلة: السيليكون (Si)، والجرمانيوم (Ge)، والزرنيخ (As)

السؤال 5: كم عدد الدورات في الجدول الدوري؟ وكم عدد المجموعات الرئيسية؟

الإجابة:
  • عدد الدورات: 7 دورات
  • عدد المجموعات الرئيسية: 8 مجموعات (من I إلى VIII)

السؤال 6: ما العلاقة بين رقم المجموعة والترتيب الإلكتروني؟

الإجابة: رقم المجموعة يدل على عدد الإلكترونات في مستوى الطاقة الخارجي للعناصر الرئيسية.

مثال: الصوديوم في المجموعة I له إلكترون واحد في المستوى الخارجي (2,8,1)، والمغنيسيوم في المجموعة II له إلكترونان في المستوى الخارجي (2,8,2).

السؤال 7: أكمل: الترتيب الإلكتروني للعنصر الموجود في الدورة 3 والمجموعة VII هو _____

الإجابة: الترتيب الإلكتروني هو: 2,8,7
التفسير: رقم الدورة (3) يدل على عدد مستويات الطاقة، ورقم المجموعة (VII) يدل على عدد الإلكترونات في المستوى الخارجي.
العنصر: الكلور (Cl)

السؤال 8: لماذا تتشابه عناصر المجموعة الواحدة في الخصائص الكيميائية؟

الإجابة: تتشابه عناصر المجموعة الواحدة في الخصائص الكيميائية لأن لها نفس عدد الإلكترونات في مستوى الطاقة الخارجي، وهو ما يحدد التفاعلات الكيميائية للعنصر.

السؤال 9: اذكر أسماء المجموعات الخاصة التالية:

الإجابة:
  • المجموعة I: الفلزات القلوية (Alkali metals) - أكثر الفلزات نشاطاً
  • المجموعة VII: الهالوجينات (Halogens) - أكثر اللافلزات نشاطاً
  • المجموعة VIII: الغازات النبيلة (Noble gases) - عناصر خاملة كيميائياً

السؤال 10: صح أم خطأ مع التصحيح:

  1. تزداد الصفة الفلزية بالاتجاه من اليسار إلى اليمين في الدورة الواحدة
  2. اللافلزات موصلة جيدة للكهرباء
  3. الغازات النبيلة نشطة كيميائياً
  4. عدد الدورات في الجدول الدوري 8
الإجابة:
  1. خطأ. التصحيح: تزداد الصفة الفلزية بالاتجاه من اليمين إلى اليسار في الدورة الواحدة
  2. خطأ. التصحيح: اللافلزات رديئة التوصيل للكهرباء (ماعدا الجرافيت)
  3. خطأ. التصحيح: الغازات النبيلة خاملة كيميائياً (غير نشطة)
  4. خطأ. التصحيح: عدد الدورات في الجدول الدوري 7

السؤال 11: عنصر X يقع في المجموعة IV والدورة 3. ما هو:

  1. الترتيب الإلكتروني للعنصر
  2. نوع العنصر (فلز، لافلز، شبه فلز)
  3. اسم العنصر
الإجابة:
  1. الترتيب الإلكتروني: 2,8,4
  2. نوع العنصر: شبه فلز (Metalloid)
  3. اسم العنصر: السيليكون (Si)

السؤال 12: قارن بين الفلزات واللافلزات من حيث:

الإجابة:
وجه المقارنة الفلزات اللافلزات
الحالة الفيزيائية صلبة (ماعدا الزئبق) صلبة أو سائلة أو غازية
البريق لها بريق معدني ليس لها بريق معدني
قابلية الطرق والسحب قابلة للطرق والسحب غير قابلة للطرق والسحب
التوصيل الكهربائي موصلة جيدة رديئة التوصيل
الموقع في الجدول يسار الجدول يمين الجدول

📌 ملخص الوحدة

النقاط الرئيسية

  • بنى العالم مندليف الجدول الدوري عام 1869 معتمداً على الكتل الذرية
  • يحتوي الجدول الدوري على 7 دورات و8 مجموعات رئيسية
  • رقم الدورة يدل على عدد مستويات الطاقة
  • رقم المجموعة يدل على عدد الإلكترونات في المستوى الخارجي
  • الفلزات تقع في يسار الجدول واللافلزات في اليمين
  • أشباه الفلزات تفصل بين الفلزات واللافلزات
  • عناصر المجموعة الواحدة لها خصائص كيميائية متشابهة
  • الغازات النبيلة (المجموعة VIII) خاملة كيميائياً