لِمَ تُعد دراسة الجدول الدوري شيئاً أساسياً في الكيمياء؟

يبدأ الطلاب دراسة مادة العلوم في المدرسة ابتداءً من المرحلة الإبتدائية، وتتوسع الدراسة مع كل سنة لتشمل أساسيات العلوم المختلفة كالفيزياء والأحياء والكيمياء وغيرها، وأينما بدأ الحديث عن علم الكيمياء لا بد وأن يرافقه الجدول الدوري فهو حجر الأساس القائم عليه كل التفاعلات الكيميائية وهو بمثابة المرجع الرئيسي لدراسة المواد الموجودة على سطح الأرض. سأعرض لك في هذا المقال مدى أهمية الجدول الدوري وتاريخ اكتشافه وتطوره على مدار السنين.

هو جدول يجمع كل العناصر الكيميائية الموجودة على سطح الأرض بصورة مرتبة حسب العدد الذري لتلك العناصر وتوزيعها الإلكتروني وخصائصها الكيميائية والفيزيائية المتشابهة. خضع الجدول الدوري للعديد من التغيرات والإضافات منذ صورته الأولى التي وضعها العالم الكيميائي الروسي الذي يُلقب بأبو الجدول الدوري ديميتري مندليف في عام 1869 حتى وصل للشكل الحديث الذي نعرفه اليوم.

يضم الجدول الدوري 118 عنصراً في شكل 18 مجموعة و7 ودورات، يسمى الصف الذي يجمع العناصر رأسياً بالمجموعة أما الصف الذي يجمع العناصر أفقياً يسمى بالدورة. يرمز لكل عنصر بحرف أو اثنين من اسمه مع رقم يدل على العدد الذري له، ستجد العناصر مرتبة من اليسار إلى اليمين في كل دورة على حسب الزيادة في العدد الذري، وستجدها من أعلى لأسفل مرتبة حسب الزيادة في عدد مستويات الطاقة التي تقع بها الإلكترونات في كل ذرة من ذرات العناصر.

في وجود الجدول الدوري للعناصر أنت غير مضطر لحفظ معلومات كل عنصر على حدة من حيث خصائصه الكيميائية والفيزيائية بل يمكنك فقط النظر للمجموعة والدورة التي يقع فيها العنصر لتتمكن من استنتناج الكثير عنه. العناصر التي تقع في مجموعة واحدة أو دورة واحدة تتشارك في العديد من الخصائص وبالتالي إذا عرفت خصائص عنصر واحد منها ستتمكن من توقع البقية، فمثلاً:

هو يسهل من تتبع سلوك العناصر بتغير خصائصهم الكيميائية والفيزيائية.

عندما تنظر إلى الجدول ستجد أنه في كل دورة يقل حجم الذرات تدريجياً من يسار الجدول إلى يمينه، وكذلك طاقة التأين -وهي الطاقة اللازمة لنزع إلكترون واحد من الذرة- تزيد، وسالبية العناصر الكهربية -وهي قدرة العنصر على جذب الإلكترون- تزيد هي أيضاً. عندما تنظر من أعلى الجدول لأسفله ستجد أن حجم الذرات يزيد بينما طاقة التأين والسالبية الكهربية للعناصر تقل. دراسة تلك المصطلحات تبدو نظرياً صعبة الاستيعاب، لكن عندما تطبقها على سلوك العناصر في الجدول سيجعلها من السهل أن تتذكرها بسهولة.

في الماضي قبل اكتشاف معظم العناصر الموجودة في الطبيعة كان من الممكن استخدام الجدول الدوري في التنبؤ بالخصائص الفيزيائية والكيميائية للعناصر الموجودة في الأماكن الفارغة في الجدول؛ وبالتالي أصبح من السهل جداً في وقتنا الحالي فعل ذلك مع المواد التي لم نكتشفها بعد. 

في عام 2016 تم الإعلان عن اكتشاف 4 عناصر جديدة -كانت مواقعها في الجدول فارغة حتى ذلك الحين- وتم إضافتها إليه لتكتمل بهما الدورة السابعة حيث أن أعدادهم الذرية هي 113-115-117-118 وتم اعتماد أسمائهم الرسمية من منظمة الـ IUPAC وهي نيهونيوم (Nh)، ووموسكوفيوم (Mc)، وتينيسين (Ts)، وأوغانيسون (Og).

مصادر مهمة ستساعدك في دراسة الجدول الدوري.

إذا كنت تستخدم الجدول الدوري بكثيرة في دراستك فستجد هذا الموقع مفيد جداً لك حيث ستجد فيه الجدول مباشرةً، وبضغطك على أي من أيقونات العناصر ستجد كل المعلومات الخاصة به كالعدد الذري، والسالبية الكهربية، وطاقة التأين، والقطر الذري، والتوزيع الإلكتروني وغيرها من الخصائص، ويمكنك تحميله PDF أيضاً.

ستجد هنا حلقة من حلقات سلسلة Crash Course لتبسيط خصائص الجدول الدوري والعناصر التي يحتوي عليها والتعرف على تاريخه وكيف وصلنا إلى شكله الحالي.

ستجد هنا فيديو من مؤسسة TED-ED يشرح بشكل مفصل أكثر تاريخ الجدول الدوري وكيف ساهم ديميتري مندليف في وضع حجر الأساس لتشكيل الجدول، وكيف توقع وجود عناصر جديدة بخصائص معينة لم تكتشف إلا بعد وقت طويل من توقعاته.

إذا كنت أباً أو أماً أو حتى معلماً في المدرسة ووجدت أن أولادك يواجهون صعوبة في حفظ عناصر الجدول فمن الممكن أن تسهل عليهم الأمر بهذه الأغنية، فهي في شكل بسيط وجذاب تلخص العناصر وخصائصها المميزة.