جدول تناوبی عنصرها
جدول تناوبی به صورت یک شبکه (۱۸ ستون و ۷ ردیف) ساخته شده است؛ که شامل تمام عناصر شیمیایی کشف و یا ساخته شده است. این عناصر به ترتیب افزایش عدداتمی در هفت ردیف افقی، به همراه لانتانیدها و آکتینیدها که به صورت جداگانه در پایین جدول نشان داده شده اند، مرتب شده اند. جدول تناوبی، تنها فهرستی از عناصر نیست؛ بلکه به روش‌های متفاوتی مانند خواص و جرم اتمی سازماندهی شده است.
نماد عنصرها
در جدول تناوبی معمولی، هر عنصر با نماد شیمیایی آن عنصر نشان داده می‌شود. به عنوان مثال، H نشان دهنده‌ی عنصر هیدروژن و Li نشان دهنده عنصر لیتیوم است. بیشتر عنصرها با حرف اول یا دو حرف اول انگلیسی آن نشان داده می‌شوند؛ البته استثناهایی نیز وجود دارد. دو استثنای قابل توجه نقره و جیوه اند. نماد نقره Ag، از کلمه لاتین Argantum به معنای خاکستری یا درخشنده است. و نماد جیوه Hg، از کلمه یونانی لاتینی شده Hydrargyrum به معنای آب نقره است.
مشاهده و انجام آزمایش در سایت آزتو
هر عنصر در خانه‌ی خود با نماد شیمیایی، عدد اتمی و جرم اتمی میانگین مشخص شده است.
دوره‌ها
همانطور که گفته شد، عناصر شیمیایی بر حسب افزایش عدد اتمی در ردیف‌های افقی به ترتیب از چپ به راست، قرار گرفته اند. به این ردیف‌های افقی، دوره گفته می‌شود.
دوره‌ها طول‌های متفاوتی دارند. نخست، دوره هیدروژن، شامل دو اتم هیدروژن (عدد اتمی۱) و هلیوم (۲)، قرار دارد. سپس دو دوره کوتاه، هر کدام شامل هشت عنصر، مشاهده می‌شود. اولین دوره کوتاه از لیتیوم (۳) تا نئون (۱۰) و دوره‌ی کوتاه بعد از آن از سدیم (۱۱) تا آرگون (۱۸) است. سپس اولین دوره طولانی شامل ۱۸ عنصر از پتاسیم (۱۹) تا کریپتون (۳۶) قرار دارد. دومین دوره بلند از روبیدیم (۳۷) تا زنون (۵۴) است. سپس اولین دوره بسیار طولانی شامل ۳۲ عنصر از سزیم (۵۵) تا رادون (۸۶) با حذف لانتانیدها (که به صورت جداگانه نشان داده می‌شوند) است. دومین دوره بسیار طولانی از فرانسیم (۸۷) تا اوگانسون (۱۱۸) است.
گروه‌ها
هر ستون جدول تناوبی را یک گروه یا خانواده می‌نامند. عناصر درون یک گروه دارای خواص مشابه‌ی هستند؛ که در ادامه بیشتر بحث خواهیم کرد.
آرایش الکترونی و جدول تناوبی
آموختیم عناصر در جدول تناوبی بر اساس عدد اتمی مرتب شده‌اند، یعنی تعداد پروتون هایشان در یک اتم خنثی تعداد الکترون‌ها با تعداد پروتون‌ها برابر است. پس می‌توانیم به آسانی تعداد الکترون‌ها را از عدد اتمی به دست آوریم. علاوه بر این، مکان یک عنصر در جدول تناوبی، گروه و دوره‌ی آن، اطلاعات خوبی درباره‌ی آرایش الکترون‌هایش به ما می‌دهد.
مشاهده و انجام آزمایش در سایت آزتو
سه ردیف اول جدول را در نظر بگیرید. هر ردیف، مربوط به پر شدن یک لایه الکترونی متفاوت است؛ هلیوم و هیدروژن در دوره ۱، الکترون‌های خود را در لایه ۱n قرار می‌دهند. در حالیکه عناصر دوره دوم، مانند لیتیوم شروع به پر کردن لایه ۲n می‌کنند. عناصر ردیف سوم مانند سدیم، با لایه ۳n ادامه می‌دهند.
شماره گروه یک عنصر اطلاعاتی در مورد تعداد الکترون‌های ظرفیت و میزان واکنش پذیری می‌دهد. به طور کلی، تعداد الکترون‌های ظرفیت در یک گروه یکسان است. و در یک دوره، از سمت چپ به راست افزایش می‌یابد. عناصر گروه۱، فقط یک الکترون ظرفیت و عناصر گروه ۱۸، هشت الکترون ظرفیت دارند؛ به جز هلیوم که تنها دو الکترون دارد. بنابراین، شماره گروه پیش‌بینی کننده خوبی برای میزان واکنش پذیری هر عنصر است:
هلیوم، نئون و آرگون در گروه ۱۸، لایه الکترونی پر داشته و یا از قاعده هشت تایی پیروی می‌کنند. بنابراین، بسیار پایدارند. و به دلیل عدم واکنش پذیری، گازهای نجیب نامیده شده‌اند.
هیدروژن، لیتیم و سدیم عناصر گروه ۱، تنها یک الکترون در بیرونی ترین لایه خود دارند. بنابراین به عنوان تک اتم، ناپایدارند. ولی با ازدست دادن یا به اشتراک گذاشتن یک الکترون ظرفیت خود پایدار می‌شوند. این عناصر، با از دست دادن یک الکترون تبدیل به یون‌های مثبت می‌شوند (Li+, Na+).
فلوئور و کلر، عناصر گروه ۱۷، در بیرونی ترین لایه خود هفت الکترون دارند. این عناصر تمایل به رسیدن به آرایش هشت تایی پایدار با گرفتن یک الکترون از اتم‌های دیگر دارند؛ بنابراین، به یون‌های منفی تبدیل می‌شوند (F–, Cl–).
کربن، عنصر گروه ۱۴، دارای چهار الکترون در بیرونی ترین لایه‌ی خود است. کربن معمولا این الکترون‌ها را به اشتراک می‌گذارد تا به لایه ظرفیت کاملی، با ایجاد پیوند با چند اتم دیگر، دست یابد.
بنابراین، گروه‌های جدول تناوبی نشان دهنده‌ی تعداد الکترون‌های موجود در لایه ظرفیت هر عنصر هستند؛ که این خود نشان دهنده‌ی میزان واکنش پذیری عنصر است.
خواص عناصر و جدول تناوبی
به طور شگفت انگیزی، تناوب در خواص فیزیکی عناصر موجود در جدول تناوبی، که به ترتیب عدد اتمی فهرست شده‌اند، و همچنین برخی خواص مرتبط مانند نقطه ذوب، چگالی و سختی مشاهده می‌شود.
عناصر گروه ۱۸، گازهایی هستند که به سختی متراکم می‌شوند. فلزات قلیایی در گروه ۱، جامدهای فلزی نرمی با نقطه ذوب پایین اند. فلزات قلیایی خاکی در گروه ۲، نسبت به فلزات قلیایی، سخت‌تر و دارای نقطه ذوب بالاتری اند. سختی و نقطه ذوب تا گروه ۱۳ و ۱۴ افزایش می‌یابد و سپس در گروه ۱۵،۱۶ و ۱۷ کاهش می‌یابد.
خواص شیمیایی نیز با تقسیم بندی به گروه‌های فلزات، نافلزات و شبه فلزات قابل توصیف است.
- فلزات.
- در دمای اتاق جامدند (به جز جیوه که در دمای اتاق مایع است).
- چکش خوارند.
- شکل پذیرند.
- رسانای خوب گرما و الکتریسیته اند.
- دارای ظاهر براق هستند.
- نافلزات.
- رسانای ضعیف گرما هستند.
- دارای فازهای گوناگون در دمای اتاق اند.
- نیتروژن، اکسیژن و کلر گاز اند.
- سیلیس و گوگرد جامدهای شکننده اند.
- بروم مایع است.
- شبه فلزات: شبه فلزات هم دارای خواص فلزات و هم نافلزات اند.
