العناصر والمركَّبات والترتيب الدوري

العناصر الكيميائية والترتيب الدوريالعنصر هو مادّة نقيّة مبنيّة من ذرّات من نوع واحد. الكلور والحديد والبروم هي أمثلة لعناصر مختلفة. نعرف اليوم أكثر من 110 عناصر كيميائية مرتَّبة في الترتيب الدوري للعناصر الكيميائية (انظروا الرسم التوضيحي التخطيطي للترتيب الدوري). لكلّ عنصر كيميائي رمز يمثّله، بحيث يعرض الترتيب الدوري جميع رموز العناصر. الرمز هو الحرف الأوّل أو الحرفان الأوّلان أو الأحرف الثلاثة الأولى من الاسم الأجنبي للعنصر. على سبيل المثال: عنصر الهيدروجين ممثَّل بواسطة الحرف- H، والفضّة ممثَّل بواسطة الحرفين- Ag، والصوديوم-Na ، والبروم- Br. يشكّل الترتيب الدوري "أداة عمل" في أيدي علماء الكيمياء خاصّةً وفي أيدي العلماء عامّةً (الموضوع الفرعي التالي يتناول الترتيب الدوري في مستوى الذرّات. العناصر مرتَّبة في أسطر (دورات) وفي أعمدة (مجموعات). عالِم الكيمياء الروسي، ديمتري مندليڤ هو أوّل مَن رتّب العناصر حسب صفاتها في جدول، وأسماه "الترتيب الدوري للعناصر". نُشرت الصيغة الأولى للترتيب الدوري سنة 1869، ومنذ ذلك الحين مرّ بتغيّرات وتوسيعات ويستعمله العلماء والعاملون في التدريس في جميع أنحاء العالم. مبنى الترتيب الدوري يمكن بصورة غير دقيقة تقسيم العناصر المختلفة إلى فلزّات ولافلزّات (باستثناء بعض العناصر التي هي شبه فلزّية كالسيليكون). تتميّز العناصر الفلزّية بالقدرة على توصيل الكهرباء في درجة حرارة الغرفة، في حين أنّ معظم العناصر اللافلزّية لا توصل الكهرباء في درجة حرارة الغرفة. كذلك, تمتاز العناصر بانها قابلة للتطريق وباللمعان.     بالإضافة إلى ذلك، يمكن التطرّق في الترتيب الدوري إلى "عائلات" الموادّ، أي إلى مجموعة عناصر موجودة في أعمدة في الترتيب الدوري، وتتشابه في عدد من المميّزات. فيما يلي ثلاث "عائلات" نركّز عليها في إطار هذه الوحدة:في العمود رقم 1 توجد جميع العناصر التي تشكّل عائلة الفلزّات القلوية (يظهر الهيدروجين أحيانًا في هذا العمود لكنّه لا يتبع لهذه المجموعة). تتميّز هذه العناصر "بالفعالية الكيميائية" الملحوظ، مثلاً، في التفاعل السريع مع الماء، وكذلك في ميلها إلى التركّب مع العناصر اللافلزّية.

في العمود رقم 7 توجد جميع العناصر التي تشكّل عائلة الهالوجينات. تميل هذه العناصر إلى التركّب مع الفلزّات لإنتاج مركَّبات أيونية.

في العمود رقم 8 توجد جميع العناصر التي تشكّل عائلة "الغازات الخاملة". هذه العناصر هي غازات في درجة حرارة الغرفة ولا تميل إلى التفاعل بسهولة مع مواد اخرى ومن هنا مصدر اسمها ("خاملة").    توجد للعناصر المختلفة صفات مختلفة تتعلّق بنوع الذرّات وبتنظّمها وبالقوى التي تعمل بينها.هناك حالات يكون فيها نوع الذرّات مختلفًا لكنّ تنظّمها متشابه. على سبيل المثال، لعنصر السيليكون في الحالة الصلبة (Si_(s) سيليكون بلّوري) ولعنصر الكربون في الحالة الصلبة (C_(s) في حالة الماس) تنظّم متشابه، في مبنى "ضخم" (مبنى ليس جزيئيًا)، الذي كلّ ذرّة فيه ترتبط بأربع ذرّات في مبنى رباعي السطوح (كما هو موصوف في الرسمين التوضيحيين)، لكنّ نوع الذرّات والقوى التي بينها مختلف، ولذلك صفاتهما أيضًا مختلفة. الماس عازل للكهرباء في درجة حرارة الغرفة، بينما السيليكون شبه موصل للكهرباء يُستعمل قاعدة لرقائق الحاسوب، الماس عديم اللون وشفّاف وبرّاق، بينما السيليكون لونه رماديّ لامع بشكل خاصّ، ولكلّ واحدة من المادّتين درجة حرارة انصهار ودرجة حرارة غليان مختلفتان. يمكن بنفس الطريقة المقارنة بين غاز الأوكسجين (O_2(g)) وغاز الهيدروجين (H_2(g))، لكليهما مبنى جزيئات ثنائية الذرّات، لكنّ نوع الذرّات مختلف وكذلك القوى التي تعمل بين الذرّات وبين الجزيئات، ولذلك صفاتهما مختلفة تمامًا. هناك حالات يكون فيها نوع الذرّات متشابهًا لكنّ تنظّمها مختلف. تتواجد بعض العناصر في الطبيعة كموادّ

ذات مبنى مختلف (أشكال تآصلية مختلفة)؛ رغم أنّها مبنية من نفس النوع من الذرّات، إلاّ أنّ تنظّمها في الفراغ

مختلف. على سبيل المثال، عنصر الأوكسجين يظهر في الطبيعة بشكلين: الأوّل، الأوكسجين المبنيّ من جزيئات ثنائية

الذرّات، O₂ (ذرّتا أوكسجين في الجزيء)، والثاني، الأوزون المبنيّ من جزيئات ثلاثية الذرّات، O₃ (ثلاث ذرّات

أوكسجين في الجزيء). في هذه الحالة، نوع الذرّات المبنيّ منه الجزي متشابه، كلاهما مبنيان من ذرّات أوكسجين،

لكنّ التنظّم المختلف للذرّات في الجزيء (الذي ينعكس في عدد الذرّات المختلف في كلّ جزيء وفي مبناه) والقوى

المختلفة التي تعمل بين الجزيئات تؤثّر على صفات كلّ واحدة من المادّتين؛ ووفقًا لذلك، الأوكسجين هو غاز عديم اللون ضروري لوجود الحياة، بينما الأوزون هو غاز رائحته شديدة وبكمّيات كبيرة يكون سامًّا. لعنصرَي الكربون والفوسفور أيضًا عدّة أشكال تآصلية. في هذه المرحلة من التعلّم، لا يمكننا التطرّق إلى الاختلاف في القوى التي بين الجسيمات (القوى هي عمليًا الأربطة الكيميائية. للتعمّق في الموضوع، نوصي بقراءة المقال الذي نُشر في مجلّة "קריאת ביניים"، فيما يلي الرابط:: "קשר כימי – מה זה? האם ואיך מושג זה קשור ללימודי הכימיה בחטיבת הביניים?" / تأليف تامي ليڤي نحوم.