عنصر كيميائي

العنصر الكيميائي هو مادة كيميائية لا يمكن تجزئتها، خالصة متكونة من ذرة وحيدة فريدة من نوعها،^[1] يميزها العدد الذري وهو عدد بروتونات نواة الذرة. يندرج كل عنصر تحت تصنيف: فلز أو شبه فلز أو لافلز. وتنظم العناصر في الجدول الدوري. وسواء كانت تلك المادة قليلة أو كثيرة، وأطلق على كل عنصر اسم (ورمز) يعرف به ويتميز بخاصية خاصة به. وتم اكتشاف معظم العناصر، فمنها يتكون كل مافي الوجود من نجوم وومجرات وكواكب وأرض وجبال، ونبات، حيوان، وإنسان. ومنها ماهو مستقر ثابت لا يتغير ومنها ماهو غير مستقر، بل يتحول من عنصر إلى آخر بسبب نشاطه الإشعاعي.

طبقا لنظرية الانفجار العظيم بدأ الكون بغازي الهيدروجين والهيليوم، وتجمعت تلك الغازات في تجمعات كثيرة فشكلت نجوما وتجمعات نجوم في مجرات. ارتفعت درجة حرارة النجوم الابتدائية منذ نحو 13 مليار سنة فيجري في باطنها تفاعلات نووية واندماجات نووية.^[2]

يؤدي الاندماج النووي إلى التحام نوايا عنصري الهيدروجين والهيليوم الخفيفين، فتكون منهما عناصرا أخرى كتلتها أكبر. فبينما تبلغ كتلة الهيدروجين 1 وحدة ذرية والهيليوم 4 وحدات ذرية، تنشأ بتلاحمها المتتالي في النجوم والشمس العناصر الأخرى «وتطبخ»، فيتكوّن الكربون (12 وحدة ذرية) والأكسجين (16 وحدة ذرية)، والصوديوم (23 وحدة ذرية)، وهكذا حتى اليورانيوم (238 وحدة نووية).

لا توجد في الطبيعة عناصر أثقل من اليورانيوم (عدده الذري 92، وكتلته الذرية 238 وحدة ذرية) بسبب عدم استقراره، فهو يتحلل بالإشعاع وينشأ منه بعد ذلك الرصاص وهو عنصر مستقر لا ينقسم ولا يشع [العدد الذري يعادل عدد البروتونات في النواة، والكتلة النوية تعادل عدد البروتونات والنيوترونات فيها]. ولكن استطاع الفزيائيون تركيب عناصرا أثقل من اليورانيوم بواسطة تسليط النيوترونات عليها فتمتصها ويتكون منها عناصر أثقل من 238 وحدة ذرية، مثل البلوتونيوم والأمريسيوم والأينشتاينيوم ولكنها لا تبقى على حالها فسرعان ما تتحلل إلى عناصر أخف منها فتكون مستقرة.

في القِدم

تتكون النواة الذرية من بروتونات (أحمر) ونيوترونات (أزرق). يحدد عدد البروتونات نوع العنصر. ويحدد عدد البروتونات والنيوترونات الكتلة الذرية وعما إذا كانت النواة مستقرة أم غير مستقرة (أي مشعة).

• عرف روبرت بويل في 1661، أن هناك أكثر من مجرد أربعة عناصر.
• عرفت بعد ذلك عناصر أخرى وأعطيت في 1789 تسمية «عناصر الكيمياء» أنطوان لافوازييه، الذي يحتوي على ثلاثة وثلاثون عنصرا،
• وفي عام 1818، عرفة «[يونس ياكوب برتسيليوس]» الأوزان الذرية لخمسة وأربعين عنصر، * وعرف «ديميتري مندلييف مع مطلع القرن العشرين أن العنصر هو مادة نقية لا يمكن أن تكون متحللة في أي مادة. بعبارة أخرى، العنصر لا يمكن أن يتحول إلى عنصر آخر بواسطة تفاعلات كيميائية (ملحوظة: يمكن تحول عنصر إلى عنصر آخر فقط بالتفاعل النووي، وهي تفاعلات فيزيائية وليست كيميائية.)
• وعرف اكتشاف الكيميائي هنري موزلي في عام 1913 أن الأساس في تعريف العنصر المادي هو العدد الذري لذرة، عندما أصبح متفهما بأن الوزن الذري هو مجموع كتل البروتونات والنيوترونات المتمركزة في نواة الذرة. أدت تلك المعلومات في النهاية إلى التعريف الحالي للعنصر،

• حاليا تعرف الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية العنصر، إذا بقي لنظير مشع مدة أطول من10−14 ثانية بحيث تستطيع خلالها النواة تشكيل سحابة إلكترونية.
• قبل عام 1914، كانت تعرف العناصر اثنين وسبعين، فقط.
• اكتشف العنصر 101 ثم سمي مندليفيوم تكريما للكيميائي منديلييف. وهو أول من قام بترتيب العناصر بطريقة دورية في الجدول الدوري بحسب خواصها الكيميائية.
• في الآونة الأخيرة، وذكر التقرير التوليفي للعنصر 118 (عدد البروتونات في النواة) في تشرين الأول/أكتوبر 2006 م.
• وذكر التقرير التوليفي لعنصر 117 (عدد البروتونات في النواة الذرية) في نيسان/أبريل 2010 م.

(ملحوظة: ينما يحدد العدد الذري (عدد البروتونات) نوع العنصر، يحد مجموع البروتونات والنيوترونات الكتلة الذرية. في العادة يساوي عدد النيوترونات عدد البروتونات في النواة الذرية، ولكن في العناصر الثقيلة يزداد عدد النيوترونات عن عدد البروتونات).

مراحل التعرف على العناصر المختلفة

• قبل القرن الماضي، وفي مختلف الثقافات والعصور القديمة، كانت هناك عشر مواد مألوفة من العناصر الكيميائية وهي:

الكربون، النحاس، الذهب، الحديد، الرصاص، الزئبق، الفضة،الكبريت، القصدير والزنك.

• ثلاث مواد إضافية أيضا كعناصر وهي:

الزرنيخ، الأنتيمون والبزموت.

• وعرفت معظم ما تبقى من العناصر الموجودة في الطبيعية قبل عام 1900، بما في ذلك:

• ثم عرفت معظم العناصر النادرة، مثل:

سيريوم لانثانوم، غادولينيوم ونيوديميوم.

• ثم اكتشاف العنصر المشع البولونيوم (العدد الذري 84) واليورانيوم (العدد الذري 92).
• ثم اكتشاف العنصر كوبرنيسيوم رقم 112 في عام 2009، والرمز الذري 'Cn' له.
• ثم العنصر الأثقل الذي يعتقد أنه قد تم تركيبه حتى الآن العنصر 118، أوغانيسون، يوم 9 أكتوبر 2006، في مختبرات فليروف للتفاعلات النووية في دوبنا، روسيا.
• ثم العنصر رقم 117 عنصرا آخر تم ادعاء وجوده إلى أن اكتشف، في عام 2009 وقامت منظمة الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية بالاعتراف رسميا بالعنصر فليروفيوم وليفرموريوم، والعناصر التالية العنصر رقم 114 و116، في يونيو 2011.

الجدول الدوري

إن هذا الجدول الذي نراه اليوم لا يختلف كثيرا عن الجدول الدوري الذي قام ببنائه ديمتري ماندليف عام 1869 والذي كان يحوي آنذاك على 63 عنصرا فقط دون أن يعلم شيئا عن مبنى الذرة وما تحويه من جسيمات. ذلك الجدول الذي لخص المعلومات المتوفرة آنذاك عن الخصائص الكيميائية للعناصر، مثل التكافؤ والعناصر النبيلة.

وقد كان ماندليف يمارس لعبة الورق «السوليتير» في سفراته الطويلة مما أوحى له أن يكرس لكل عنصر بطاقة تحوي اسمه وصفاته. وبذا فقد جمع 63 بطاقة بعدد العناصر المعروفة في ذلك الوقت. وحاول ترتيبها بشتى الطرق إلا أنه لم ينجح في ذلك سوى في شهر شباط من عام 1869، حيث رتب العناصر حسب أوزانها الذرية بحيث كوّن جدولا من أعمدة وأسطر. في الأعمدة تتواجد العناصر ذات الصفات المتشابهة من وجهة التكافؤ وهي تكون ما يدعى بالعائلات. أما في الأسطر فالعناصر مرتبة بحيث تتدرج أوزانها تدريجيا.

كيف نجح ماندليف في مهمته في حين فشل أخرون؟ ولماذا ارتبط الجدول الدوري باسمه وليس باسم لوثر ماير ألمانيا الذي نشر جدولا مشابها في نفس الفترة؟؟ أن السبب في ذلك يعود أساسا إلى نجاح ماندليف في التنبؤ بوجود عناصر لم تكن معروفة آنذاك. لذا فقد أبقى عددا من الخانات فارغة في جدوله مع تحديد صفاتها. أولى توقعاته تحققت حينما تم اكتشاف الغاليوم عام 1875. الخطأ الوحيد الذي وقع فيه ماندليف هو ترتيب العناصر حسب أوزانها الذرية (الكتلة الذرية) وليس حسب أعدادها الذرية (عدد البروتونات). ولحسن حظه فإنه في معظم الحالات تزيد الأوزان الذرية بزيادة الأعداد الذرية.

قائمة بأسماء العناصر المعروفة الآن والبالغ عددها ‹118›

الجدول الدوري للعناصر

• يتضمن الجدول التالي فرز العناصر المعروفة البالغ عددها 118.
• ويرد في هذا الجدول كل من العدد الذري للعنصر والاسم ورمز وخصائصه الطبيعية والكيميائية.
• ويتضمن الجدول القياسات على العناصر (الصلبة أو السائلة أو الغازية) من قبل المنظمة الدولية(STP).
• ويتضمن أيضا الخصائص الرئيسية ونظائر العنصر، هل هي مستقرة أم غير مستقرة طبيعيا، والمصنعة تكنولوجيا، أي التي لا توجد بشكل طبيعي في الطبيعة.
• ويصف ملخص خصائص العناصر باستخدام الفئات العريضة المقدمة عادة في جداول الدوري: أكتينيدات، فلز قلوي فلز قلوي ترابي، الهالوجين، لانثانيدات، والفلزات، أشباه فلزات، الغازات الخاملة، لافلزات والمعادن الانتقالية

انظر أيضاً

• تماثل كيميائي
• جدول دوري (كبير)
• العناصر فائقة ثقيلة
• تكافؤ
• فلز

مراجع

مصادر

• Ball, Philip (2004). The Elements: A Very Short Introduction. مطبعة جامعة أكسفورد.  .
• Emsley, John (2003). Nature's Building Blocks: An A-Z Guide to the Elements. مطبعة جامعة أكسفورد.  .
• Gray, Theodore (2009). The Elements: A Visual Exploration of Every Known Atom in the Universe. Black Dog & Leventhal Publishers Inc.  .
• Scerri, E.R. (2007). The Periodic Table, Its Story and Its Significance. مطبعة جامعة أكسفورد.
• Strathern, Paul (2000). Mendeleyev's Dream: The Quest for the Elements. Hamish Hamilton Ltd.  .

موسوعات ذات صلة :

• موسوعة الكيمياء
• موسوعة الفيزياء
• موسوعة العناصر الكيميائية