يعد الجدول الدوري للعناصر من أهم دروس الوحدة الأولى في فيزياء السنة الأولى ثانوي: بنية وهندسة الأفراد والأنواع الكيميائية. ويقوم الدرس على أربعة مصطلحات يتكرر استعمالها طوال الوحدة: الجدول الدوري نفسه، والعائلات الكيميائية، والسلبية الكهربائية، والتكافؤ. تعرض الصفحة طريقة ترتيب العناصر مع أمثلة محلولة، وتنتهي بتمارين.
من اخترع الجدول؟
لم يظهر الجدول الدوري دفعة واحدة، بل هو اجتهاد علماء تطور تدريجيا. فكلما اكتشف عنصر جديد احتاج العلماء إلى جدول منظم يضعونه فيه ويرجعون إليه. وتوقف الأمر عند جدول العالم الروسي مندليف الذي بقي معتمدا إلى اليوم. وتكمن عبقريته في أمرين:
- ترتيب العناصر بحيث تجتمع المتشابهة منها في عائلات.
- ترك خانات فارغة لعناصر لم تكن مكتشفة بعد، وقد اكتشفت لاحقا ووضعت في الخانات التي تركها.
ما نحتاجه في السنة الأولى
الجدول الأصلي يضم عددا كبيرا من العناصر، وليس مطلوبا من التلميذ حفظه، وإنما فهم كيفية ترتيبه. ويكتفي المنهاج بجزء منه:
| مكون الجدول | العدد في المنهاج |
|---|---|
| الأسطر (ترقم بالأرقام العادية) | 3 |
| الأعمدة (ترقم بالأرقام الرومانية) | 8 |
قاعدة الترتيب
يرتب العنصر اعتمادا على توزيعه الإلكتروني:
رقم السطر يساوي عدد المدارات (الطبقات) المشغولة بالإلكترونات. رقم العمود يساوي عدد إلكترونات المدار الأخير (الطبقة الخارجية).
فتقاطع السطر والعمود يحدد خانة العنصر.
أمثلة محلولة
تذكير: المدار الأول (K) يتسع لإلكترونين، والثاني (L) لثمانية، والثالث (M) لثمانية عشر.
| العنصر | Z |
التوزيع الإلكتروني | السطر | العمود |
|---|---|---|---|---|
| الهيدروجين | 1 | K(1) |
1 | 1 |
| الآزوت | 7 | K(2) L(5) |
2 | 5 |
| الفلور | 9 | K(2) L(7) |
2 | 7 |
| الألمنيوم | 13 | K(2) L(8) M(3) |
3 | 3 |
| الكبريت | 16 | K(2) L(8) M(6) |
3 | 6 |
| الأرغون | 18 | K(2) L(8) M(8) |
3 | 8 |
لاحظ أن الأرغون يقع في العمود الأخير (الثامن) لأن مداره الخارجي مشبع بثمانية إلكترونات، وهي حالة الاستقرار.
خطوات إيجاد موقع عنصر
- اكتب التوزيع الإلكتروني انطلاقا من العدد الذري
Z. - عد المدارات: هذا هو رقم السطر.
- عد إلكترونات المدار الأخير: هذا هو رقم العمود.
- ضع العنصر في الخانة الناتجة عن تقاطعهما.
العائلات الكيميائية
الترتيب السابق ليس عشوائيا: فقد تبين أن عناصر العمود الواحد لها خصائص فيزيائية وكيميائية متشابهة، لأن لها العدد نفسه من الإلكترونات الخارجية. ولذلك تسمى مجموعة عناصر العمود الواحد عائلة كيميائية.
العائلة الكيميائية هي مجموعة العناصر الموجودة في عمود واحد من الجدول الدوري، وتتشابه في الخصائص الفيزيائية والكيميائية.
ومن أشهر العائلات:
| العمود | العائلة | مثال |
|---|---|---|
| الأول | القلويات | الليثيوم، الصوديوم |
| السابع | الهالوجينات | الفلور، الكلور |
| الثامن | الغازات النبيلة (الخاملة) | الهيليوم، النيون، الأرغون |
تمارين
- أوجد موقع الكلور
Z = 17في الجدول. (التوزيعK(2) L(8) M(7): السطر 3، العمود 7، من عائلة الهالوجينات) - أوجد موقع الصوديوم
Z = 11. (التوزيعK(2) L(8) M(1): السطر 3، العمود 1، من عائلة القلويات) - لماذا يشبه الكلور الفلور في خصائصه؟ (لأنهما في العمود نفسه، لكل منهما سبعة إلكترونات خارجية)
- هل الهيدروجين والأرغون في العائلة نفسها؟ (لا، الأول في العمود 1 والثاني في العمود 8)
نصائح
- احفظ سعة المدارات: 2 ثم 8 ثم 18.
- ابدأ دائما بكتابة التوزيع الإلكتروني قبل تحديد الموقع.
- لا تحفظ الجدول كاملا، وإنما افهم قاعدة الترتيب.
أخطاء شائعة
- الخلط بين السطر والعمود: السطر هو عدد المدارات.
- عد إلكترونات كل المدارات بدل المدار الأخير عند تحديد العمود.
- نسيان أن المدار الأخير لا يحمل أكثر من ثمانية إلكترونات.
الشرح المصوّر
لمن يفضل المتابعة بالصوت والصورة، يقدم الأستاذ عبد اللطيف في فيديو «الجدول الدوري للعناصر II أولى ثانوي 1AS» هذا الدرس في نحو ست وعشرين دقيقة.