يقدم لكم موقع إقرأ في هذا المقال بحث علمي عن الجدول الدوري ، و مكتشف الجدول الدوري للعناصر الكيميائية ، و مراحل تطور الجدول الدوري ، و خصائص الجدول الدوري ، و استخدام الجدول الدوري ، و أهمية الجدول الدوري ، الجدول الدوري هو الجدول الذي يحتوي على جميع العناصر الكيميائية التي اكتشفها العلماء، وقد رُتبت العناصر الكيميائية فيه بناءً على قيمة الزيادة الحاصلة في الأعداد الذرية، بالإضافة إلى أنه تم القيام بترتيب جميع العناصر التي تملك نفس الخصائص ضمن نفس العمود أو الصف، لذلك فهو يعد من أهم الأدوات التي تستخدم في مجال العلوم بشكل عام، وفي مجال الكيمياء بشكل خاص.
بحث علمي عن الجدول الدوري
يُعرَف الجدول الدوري للعناصر (بالإنجليزية: Periodic Table of Elements) بأنّه جدول يحتوي على جميع العناصر الكيميائية المعروفة، وتكون هذه العناصر مُرتبة في هذا الجدول حسب زيادة عددها الذري من اليسار إلى اليمين، ومن الأعلى إلى الأسفل، وتُعرف مجموعة العناصر الموجودة ضمن الصف الواحد في الجدول الدوري بالدورة (Periods)، في حين يُطلق على مجموعة العناصر التي تنتمي إلى نفس العمود اسم المجموعة (Group)، وتجدر الإشارة إلى أنّ العالم الكيميائي الروسي ديمتري مندليف (Dmitri Mendeleev) هو من اخترع هذا الجدول.
مكتشف الجدول الدوري للعناصر الكيميائية
يُعتبر الكيميائي الروسي ديمتري مندليف مكتشف الجدول الدوري الحديث، وكان لاكتشافه دور كبير في تطور الكيمياء في منتصف القرن 17، ففي 17 شباط 1869م، دوّن مندليف رموز العناصر الكيميائية، ورتبها وفقًا لأوزانها الذرية ضمن تسلسل ضمّ جميع العناصر على صفحة اعتمادًا على انتظام سلوكها المعروف أو تكراره.
ساهم مندليف بتغيير الأفكار الكيميائية السائدة، ولا سيما التي وضعها الكيميائي الفرنسي أنطوان لافوازييه في القرن 18، فأصبح لكل عنصر كيميائي رقمه وموضعه الثابت في الجدول، وبفضل ذلك أصبح بالإمكان التنبؤ بسلوك جميع العناصر، وكيفية تفاعلها، ونوع المركبات التي ستشكّلها، ونوع خصائصها الفيزيائية.
تنبأ مندليف كذلك بخصائص 3 عناصر لم تُكتشف بعد، وهي الغاليوم والسكانديوم والجرمانيوم، وكان متيقنًا من صحة الجدول الدوري، فترك فراغات لهذه العناصر فيه، واكتُشفت العناصر في غضون 20 عامًا، وتأكدت بذلك تنبؤات مندليف، وتنبأ كذلك بوجود عناصر أخرى بلغ عددها 10 عناصر، وتأكد وجود جميعها باستثناء عنصرين.
اقترح مندليف لاحقًا عكس مواضع بعض العناصر المتجاورة لتتناسب خصائصها مع النمط الدوري، فاستبدل الكوبالت بالنيكل والآرغون بالبوتاسيوم، فاعتُقد أنّ ذلك خاطئ، لأنّ أوزان العناصر الذرية الحقيقية كانت مختلفة عن القيم التي حددها الكيميائيون، وفي عام 1913م، أُثبت أنّ موضع العنصر في الجدول لا يحكمه وزنه الذري بل رقمه الذري.
مراحل تطور الجدول الدوري
مرّ اكتشاف الجدول الدوري بالعديد من المراحل والتطورات، والتي يمكن استعراضها كالآتي:
عام 1789م
صنّف الكيميائي الفرنسي أنطوان لافوازييه العناصر إلى فلزات ولا فلزات، وبعد 40 عامًا، لاحظ الفيزيائي الألماني يوهان دوبرينير تشابه بعض العناصر في الخواص الفيزيائية والكيميائية، ورتبها في 3 مجموعات وفقًا للوزن الذري.
عام 1860م
نُشِرت قائمة مُعدّلة للعناصر وكتلتها الذرية في المؤتمر الدولي الأول للكيمياء في كارلسروه، وخلص العلماء إلى أنّ الوزن الذري للهيدروجين هو 1، وتُحدد أوزان بقية العناصر مقارنة بالهيدروجين، فعلى سبيل الذكر، يكون الكربون أثقل من الهيدروجين بمقدار 12 ضعفًا، أي أنّ وزنه الذري 12.
كان الكيميائي البريطاني جون نيولاندز أول من رتب العناصر في جدول دوري وفقًا لتزايد كتلتها الذرية، ووجد أنّ كل 8 عناصر لها خصائص متشابهة فيما عُرف بقانون الأوكتاف، فرتب العناصر في 8 مجموعات، لكنّه لم يترك أي فجوات للعناصر غير المكتشفة.
عام 1869م
وضع الكيميائي الروسي ديميتري مندليف أسس الجدول الدوري الحديث، ورتب العناصر وفقًا لتزايد أوزانها الذرية، وترك فجوات للعناصر التي لم تُكتشف بعد، وأعاد ترتيب العناصر لاحقًا نظرًا لعدم ملائمة بعض العناصر للمجموعات التي وُضِعت فيها، تاركًا بذلك بعض التناقضات في الجدول الدوري.
عام 1870م
أنتج الكيميائي الألماني لوثار ماير نسخة من الجدول الدوري مشابهة لجدول مندليف، تاركًا فراغات للعناصر غير المكتشفة، ولكنّه لم يتنبأ بخصائصها مطلقًا كما فعل مندليف.
عام 1913م
استخدم الفيزيائي الإنجليزي هنري موسلي الأشعة السينية لقياس الأطوال الموجية للعناصر وربط هذه القياسات بأعدادها الذرية، ثم أعاد ترتيب العناصر في الجدول الدوري على أساس الأعداد الذرية، وساهم ذلك في تفسير التناقضات في ترتيب مندليف.
خصائص الجدول الدوري
فيما يأتي أبرز خصائص الجدول الدوري الحالي:
- صُنفت العناصر الكيميائية في الجدول إلى فلزات، ولافلزات، وأشباه فلزات.
- يعتمد تصنيف العناصر في الجدول الدوري على زيادة الأعداد الذرية.
- تتشابه عناصر المجموعة في الخصائص.
- يحتوي الجدول الدوري على 118 عنصرًا،كما أن البحث لا زال قائمًا عن إيجاد وابتكار عناصر جديدة، ويحتوي على 18 من الأعمدة الرأسية، وسبع دورات أفقية.
- يوجد سلسلتان طويلتان للعناصر في أسفل الجدول، تعرف السلسلة الأولى باسم لانثانيدات، وتعرف السلسلة الثانية باسم أكتنيدات، كما أن السلسلة تحتوي على 14 عنصرًا كيميائيًا، وهذه السلاسل تنتمي إلى عدد من العناصر الانتقالية.
- تُحدد إلكترونات المدار الأخير، أو إلكترونات التكافؤ للعنصر رقم الدورة الخاصة بها.
- كل دورة موجودة في الجدول الدوري تنتهي بعنصر نبيل (خامل)، بمعنى أنه مداره الأخير مليء بالإلكترونات.
- تميل عناصر المجموعة الثالثة والثانية والأولى لفقد الإلكترونات فتصبح ذات كهربية أعلى.
- أغلب العناصر الموجودة في الجدول الدوري هي معادن، وبشكل خاص هي عبارة عن معادن انتقالية، ومعادن أساسية، ومعادن قلوية ترابية، ومعادن قلوية.
استخدام الجدول الدوري
يُمكن استخدام الجدول الدوري لمعرفة عدد كبير من المعلومات الخاصة بالعناصر؛ كرمز العنصر، وعدده الذري، وكتلته الذرية، وغيرها من المعلومات الأخرى، ويكون كل عنصر من عناصر الجدول الدوري موجوداً ضمن مربع صغير في الجدول، وفيما يأتي بعض المعلومات التي يُمكن معرفتها عبر كل مربع خاص بالعنصر:
- رمز العنصر: هو اختصار لاسم العنصر الذي يُشير إليه، وقد تُشير بعض الرموز إلى الأسماء اللاتينية القديمة لأسماء العناصر؛ كاختصار رمز الفضة (Ag) الذي يُشير إلى اسم العنصر القديم، وهو (Argentum).
- العدد الذري: هو عدد البروتونات التي تحتويها ذرة واحدة من ذرات العنصر، ويتركز الاهتمام بالبروتونات لأنّها تميّز العنصر عن الآخر، في حين أنّ تغيُر عدد الإلكترونات والنيترونات في عنصر معين لا يُغير نوعه.
- الكتلة الذرية: هي متوسط كتلة العنصر بالنسبة لنظائره.
- اسم العنصر: هو الاسم العلمي للعنصر، حيث تحتوي العديد من الجداول الدورية على العناصر جنباً إلى جنب مع رموزها.
قد يهمك:
أهمية الجدول الدوري
يُعدّ الجدول الدوري أحد أهمّ الأدوات التي تمّ اكتشافها في تاريخ علم الكيمياء، ولهذا الجدول أهمية كبيرة بالنسبة لمن يستخدمه، وفيما يأتي بعض من الأمور التي تُشير إلى أهمية هذا الجدول:
- تصنيف العناصر: يقوم الجدول الدوري بتصنيف العناصر جميعها ضمن مجموعات أفقية ورأسية، وذلك حسب تشابه الخصائص لهذه العناصر، لهذا السبب يُعدّ الجدول الدوري مرجعاً سريعاً للتعرف على العناصر الكيميائية التي لها نفس الخصائص.
- التجارب المبينة على الخصائص: يُتيح الجدول الدوري للأشخاص إجراء تجارب علمية قائمة على معرفة العناصر وخصائصها.
- التعرف على العناصر: يُتيح الجدول الدوري معرفة العناصر الكيميائية بشكل دقيق.