أهداف التعلم

• أن يوضّح الطالب فكرة ترتيب العناصر في الجدول الدوري.
• أن يميّز الطالب بين المجموعات والدورات (الفترات) في الجدول الدوري.
• أن يربط الطالب بين موقع العنصر في الجدول وتوزيعه الإلكتروني.
• أن يصنّف الطالب العناصر إلى فلزات ولافلزات وأشباه فلزات حسب موقعها.
• أن يتعرّف الطالب على بعض المجموعات المميزة في الجدول الدوري.

شرح الدرس

فكرة الجدول الدوري

الجدول الدوري هو ترتيب منظم لجميع العناصر الكيميائية المعروفة في صورة جدول، بحيث تتجمع العناصر المتشابهة في الخواص في أعمدة واحدة. ويعتمد الترتيب الحديث للجدول على العدد الذري لكل عنصر (عدد البروتونات في نواته)، حيث تُرتَّب العناصر تصاعديًا من أصغر عدد ذري إلى أكبر عدد ذري.

لمحة تاريخية (إثرائي)

يُنسب الفضل في وضع أول صورة ناجحة للجدول الدوري إلى العالم الروسي مندليف في القرن التاسع عشر، الذي رتّب العناصر المعروفة في عصره حسب كتلها الذرية ولاحظ تكرار الخواص بشكل دوري، حتى إنه ترك فراغات لعناصر لم تكن قد اكتُشفت بعد وتنبأ بخواصها بدقة. وقد طُوِّر الجدول لاحقًا بالاعتماد على العدد الذري بدلًا من الكتلة الذرية بعد اكتشاف تركيب الذرة.

المجموعات

المجموعات هي الأعمدة الرأسية في الجدول الدوري (18 مجموعة)، وتضم العناصر الموجودة في المجموعة الواحدة نفس عدد إلكترونات مستوى الطاقة الأخير (إلكترونات التكافؤ)، ولهذا السبب تتشابه هذه العناصر إلى حد كبير في خواصها الكيميائية. ومن أهم المجموعات المميزة:

• المجموعة الأولى (الفلزات القلوية): مثل الصوديوم والبوتاسيوم، عنصرًا نشطًا كيميائيًا وله إلكترون واحد فقط في المستوى الأخير.
• المجموعة السابعة عشرة (الهالوجينات): مثل الكلور والفلور، عناصر نشطة كيميائيًا أيضًا ولها 7 إلكترونات في المستوى الأخير.
• المجموعة الثامنة عشرة (الغازات النبيلة/الخاملة): مثل الهيليوم والنيون والأرجون، عناصر شبه خاملة كيميائيًا لأن مستوى طاقتها الأخير ممتلئ تمامًا بالإلكترونات.

الدورات (الفترات)

الدورات هي الصفوف الأفقية في الجدول الدوري (7 دورات)، ويشير رقم الدورة إلى عدد مستويات الطاقة المشغولة بالإلكترونات في ذرة العنصر. فعناصر الدورة الأولى لها مستوى طاقة واحد فقط، وعناصر الدورة الثانية لها مستويان، وهكذا. وكلما تحركنا عبر الدورة الواحدة من اليسار إلى اليمين، يزداد العدد الذري بمقدار واحد في كل خطوة، ويزداد عدد إلكترونات المستوى الأخير تدريجيًا.

العلاقة بين الموقع والتركيب الإلكتروني

موقع أي عنصر في الجدول الدوري (رقم المجموعة ورقم الدورة) يخبرنا مباشرة بتوزيعه الإلكتروني تقريبًا:

• رقم الدورة = عدد مستويات الطاقة المشغولة بالإلكترونات.
• رقم المجموعة (في المجموعات الرئيسية) يرتبط بعدد إلكترونات المستوى الأخير.

فمثلًا، عنصر في الدورة الثالثة والمجموعة الثانية، تكون ذرته لها ثلاثة مستويات طاقة، وآخر مستوى به إلكترونان فقط.

تصنيف العناصر: فلزات ولافلزات وأشباه فلزات

يقسم الجدول الدوري العناصر تقسيمًا عامًا حسب خواصها إلى ثلاث فئات رئيسية:

• الفلزات: تشغل الجانب الأيسر والأوسط من الجدول الدوري (أغلب العناصر المعروفة فلزات)، وتشترك عمومًا في خواص مثل اللمعان والتوصيل الجيد للحرارة والكهرباء والقابلية للطرق والسحب.
• اللافلزات: تشغل الجانب الأيمن العلوي من الجدول الدوري (باستثناء الهيدروجين)، وتشترك عمومًا في ضعف التوصيل الحراري والكهربي والهشاشة في الحالة الصلبة.
• أشباه الفلزات: توجد في منطقة تفصل بين الفلزات واللافلزات على شكل خط متعرج، وتجمع بين بعض خواص الفلزات وبعض خواص اللافلزات، مثل السيليكون والجرمانيوم.

وسندرس الفروق التفصيلية بين خواص الفلزات واللافلزات وتطبيقاتها بشكل موسّع في الترم الثاني.

أسئلة للتدريب

• على أي أساس تُرتَّب العناصر في الجدول الدوري الحديث؟
• ما الفرق بين المجموعة والدورة في الجدول الدوري؟
• عنصر يقع في الدورة الثانية والمجموعة الرابعة عشرة، ما عدد مستويات طاقته وعدد إلكترونات مستواه الأخير؟
• اذكر أوجه اختلاف عامة بين موقع الفلزات وموقع اللافلزات في الجدول الدوري.
• لماذا تتشابه عناصر المجموعة الواحدة في خواصها الكيميائية؟