العنصر الكيميائي

[أحمد سعد الدين]

العنصر الكيميائي

[أحمد سعد الدين]

العنصر الكيميائي أحد الأنواع المعروفة من المواد الكيميائية الأساسية. وتعتبر جميع المواد الكيميائية عناصر أو مركَّبات (اتحادات من العناصر). يعتبر الهيدروجين والأكسجين من العناصر، والماء مركّب من الهيدروجين والأكسجين.

يعتمد الاتحاد العالمي للكيمياء البحتة والتطبيقية وجود 103 عناصر. ومنذ عام 1964م، أعلنت عدّة مجموعات من العلماء أنهم صنّفوا ستة عناصر جديدة. إلا أنه لم يتم القبول الرسمي لأي من العناصر المعلن عنها حتى الآن.

يمكن تعريف العنصر الكيميائي بإحدى طريقتين. 1- هو مادة لا يمكن أن تنحل كيميائيًا إلى مواد أبسط منها، أو 2- هو مادة تحوي نوعًا واحدًا فقط من الذرات.

والذرات قطع صغيرة من المادة لدرجة أنه يلزم البلايين منها لعمل مقدار ضئيل جدا من أي مادة.

وقد جاء في مؤلفات قدامى الإغريق وبعض الذين سبقوهم أن جميع المواد ما هي إلا عناصر أو مركّبات لعناصر بعضها مع بعض. وعلى الرغم من بساطة هذا الرأي فإنه من الصعب تحديد ما إذا كانت مادة ما عنصرًا أو مركّبًا. فقد وقعت أخطاء كثيرة في اكتشاف العناصر المختلفة. فعلى سبيل المثال، تبيَّن أن سبعة من أصل 33 عنصرًا ذكرها الكيميائي الفرنسي أنطوان لافوازيه في القرن الثامن عشر الميلادي، لم تكن عناصر حقيقية.

ومع أن 12 عنصرًا كيميائيًا كانت معروفة في العهود القديمة، إلا أنه لم يتم التعرف عليها بوصفها عناصر. وقد اكتُشف 76 من العناصر الأخرى بين سنة 1557م و1925م. كما اكتُشف 21 عنصرًا آخر منذ سنة 1937م. ولا توجد 18 من العناصر المعروفة بشكل طبيعي على سطح الأرض أو في باطنها، ولكنها تحضر صناعيًا وذلك بتوجيه جسيمات ذرية ذات سرعة فائقة لترتطم بذرات أخرى فتغير بنيتها.

ويعتبر الأكسجين أكثر العناصر وفرة في قشرة الأرض، إذ يشكل نصف وزن القشرة الأرضية تقريبًا، بينما تشكل العناصر الأخرى جزءًا بسيطًا من القشرة الأرضية.

وتوجد معظم العناصر التي على سطح الأرض أو في باطنها متحدة مع العناصر الأخرى. ويمكن الحصول على العناصر المتبقية بتحلل أو تفكك المركبات التي تحتوي العنصر المطلوب. لا توجد العناصر المصنّعة بوفرة حيث تم تحضير كميات بسيطة منها فقط. وجميع العناصر المصنّعة وبعض العناصر الموجودة على سطح الأرض أو في باطنها، عناصر مشعة.

[أحمد سعد الدين]

أسماء ورموز العناصر. اشتُقت بعض أسماء العناصر من أصول يونانية أو لاتينية. فقد اشتقت كلمة بروم من كلمة يونانية بمعنى رائحة كريهة. وأُطلقت أسماء كثير من العناصر المصنّعة تكريمًا لشخص أو مكان. كما اكتشف العلماء في جامعة كاليفورنيا في بركلي، عنصر البيركيليوم وسموه بهذا الأسم تكريمًا لتلك المدينة. كذلك سُمّي الإينشتنيوم بهذا الاسم تكريمًا للفيزيائي ألبرت أينشتاين.

ولجميع العناصر، ماعدا العناصر من 104 إلى 109، رموز تتكون من حرف أو حرفين. ويستخدم الكيميائيون الرموز اختصارا لاسم العنصر. وتؤخذ رموز بعض العناصر من الحرف الأول لاسمها اللاتيني. فالحرف C على سبيل المثال، هو رمز الكربون. ويستخدم العلماء حرفين من الاسم رمزًا عندما تبدأ أسماء عنصرين أو أكثر بنفس الحرف. فللكالسيوم الرمز Ca، وللخارصين الرمز Zn. وتُشتق بعض رموز العناصر من الكلمات القديمة لها. فقد اشتُق رمز الرصاص Pb من كلمة الرصاص اللاتينية Plumbum.

يستخدم الكيميائيون الرموز لكتابة صيغ المركبات. وتبين صيغ المركبات نوعية العناصر الداخلة في المركب وعدد ذرات كل منها
وتُشكل الرموز اللغة العالمية للكيميائيين. وتوجد رموز جميع العناصر في الجدول الدوري للعناصر، كما يوجد جدول الترتيب الأبجدي لأسمائها مع هذه المقالة.

[أحمد سعد الدين]

جدول العناصر وأسماء مكتشفيها

--------------------------------------------------------------------------------

الاسم الرمز الوزن
الذري * العدد
الذري الكثافة (جم/سم§)
عند2°م المكتشــف بلد
الاكتشاف تاريخ
الاكتشاف
الإثمد (الأنتيمون) Sb 121,750 51 6,691 معـــروف لـدى القـدامـى
الأربيوم Er 167,260 68 091,5000000 كارل موساندر السويـــــد 1843م
الأرجون Ar 39,948 18 0,00166 # السير وليم رامزي؛ البارون رالي المملكة المتحدة 1894م
الأستاتين At (210) 85 0,0175 + ديل كورسون؛ ك. ر. ماكينزي؛
أميليو سيجري الولايات المتحدة 1940م
الإسكانديوم Sc 44,9559 21 02,989000 لارس نلسون السويــــد 1879م
الأسميوم Os 190,2 76 22,480000 سميثسون تنانت إنجلترا 1804م
الأكتينيوم Ac 227,028 89 10,07+ أندريه دبييرن فرنســـــا 1899م
الأكسجين O 15,9994 8 00,001332 # جوزيف بريستلي
# كارل ولهلم شيل إنجلــترا
السويد 1774م
الألومنيوم Al 26,9815 13 270 # هانز كريستيان أورستد الدنمـــارك 1825م
الأمريسيوم Am (243) 95 1367 # جلين ثيودور سيبورج؛ رالف جيمس
ليون مورجان؛ ألبرت غيورسو الولايات المتحدة 1945م
الإنديوم In 114,820 49 07,31000000 فرديناند رايخ؛ هيارونيموس رختر ألمانيـــــــا 1863م
الإيريديوم Ir 192220 77 5000000 226 سميثسون تنانت إنجلــــترا 1804م
الإينشتنيوم Es (252) 99 ــ أرجون؛ لوس ألاموس؛
جامعة كاليفورنيا الولايات المتحـدة 1952م
الباريوم Ba 137,330 56 35 # السير همفري ديفي إنجلــــترا 1808م
البراسوديميوم Pr 140,908 59 06,769000 # البارون فون فلسباخ النمســــــا 1885م
البركيليوم Bk (247) 97 140++++ # جلين سيبورج؛
س.ج. ثومسون؛ ألبرت غيورسو الولايات المتحـدة 1949م
البروتاكتينيوم Pa 231,03600 91 15,370000+ # أوتو هان؛ # ليز ميتنر؛
# فريدريك سودي؛ جون كرانستون ألمانيــــــا
إنجلترا 1917م
البروم Br 079,90400 35 3,12 أنطوان بلارد؛
كارل لوفيج فرنسا
ألمانيـا 1826م
البروميثيوم Pm (145)0000 61 07,220000 ج.أ.مارينسكي؛ لورنس
جلندنن؛ تشارلز كوريل الولايات المتحدة 1945م
البريليوم Be 009,01280 4 1,848 # فريدريك فولر؛ أ. أ. بوسي ألمانيــا؛ فرنسـا 1828م
البزموت Bi 208,98000 83 9,747 معـــروف لـدى القـدامـى
البلاتين Pt 195,08000 78 21,450000 جوليوس سكاليجر إيطاليــــــا 1557م
البلاديوم Pd 106,42000 46 12,020000 وليم ولاستون إنجلــــترا 1803م
البلوتونيوم Pu (244)0000 94 19,860000 # جلين سيبورج؛ جوزيف كنيدي
أدوين ماكميلان؛ آرثر فال الولايات المتحدة 1940م
البوتاسيوم K 039,0983 19 0,862000 # السير همفري ديفي إنجلــــــــترا 1807م
البورون B 010,81000 5 2,34 # هـ.ديفي؛ # جوزيف لويس جي
لوساك؛ لويس ثينارد إنجلـترا؛ فرنسا 1808م
البوريوم Bh (262) 107 ــ مركز أبحاث الأيونات الثقيلة ألمانيا 1981م
البولونيوم Po (209)0000 84 09,240000 # بيير وماري كوري فرنســــــا 1898م
التربيوم Tb 158,92500 65 08,250000 كارل موساندر السويد 1843م
التكنيتيوم Tc 0(98)0000 43 11,500000+ كارلو بيرير؛ إميليو سيجري إيطاليــــــا 1937م
التلوريوم Te 127,60000 52 06,240000 فرانز مولر فون رايخنشتاين رومانيـــــا 1782م
التنتالوم Ta 180,94800 73 16,600000 أندرز إيكبرج السويـــــد 1802م
التنجستن W 183,85000 74 19,300000 فاوستو وخوان خوزيه دي إلهويار أسبانيـــــا 1783م
التيتانيوم Ti 047,88000 22 04,507000 وليم جريجور إنجلترا 1791م
الثاليوم Tl 204,38300 81 11,850000 # السير وليم كروكس إنجلترا 1861م
الثليوم Tm 168,93400 69 09,310000 بير ثيودور كليف السويد 1879م
الثوريوم Th 232,03800 90 11,660000 # جونز برزيليوس السويد 1828م
الجادولينيوم Gd 157,25000 64 07,86000000 جين دي مارجيناك سويســــرا 1880م
الجاليوم Ga 069,72000 31 05,90700000 بول إميل لوكوك دي بويسباودران فرنســـــــا 1875م
الجرمانيوم Ge 072,59000 32 05,32300000 كليمنز وينكلر ألمانيـــــــا 1886م
الحديد Fe 055,84700 26 07,87400000 معروف لـدى القـدامـى
الدبنيوم Db (262) 105 ــ المعهد المشترك للأبحاث النووية روسيا 1970م
الديسبروزيوم Dy 162,50000 66 8,550 بول إميل لوكوك دي بويسباودران فرنســـــا 1886م
الذهب Au 196,96700 79 19,32000000 معروف لـدى القـدامـى
الرادون Rn (222)0000 86 00,009230 فريدريك أرنست دورن ألمانيــــــا 1900م
الراديوم Ra 226,02500 88 05,000000 # بيير وماري كوري فرنســـــا 1898م
الرذرفورديوم Rf (261) 104 ــ المعهد المشترك للأبحاث النووية
معمل لورنس بيركلي روسيا
الولايات المتحـدة 1969م
1970م
الرصاص Pb 207,20000 82 11,35000000 معروف لـدى القـدامـى
الروبيديوم Rb 085,46780 37 01,532000 # روبرت ولهلم بنزن؛ ج. كيركوف ألمانيــــــا 1861م
الروثنيوم Ru 101,07000 44 12,410000 كارل كلاوس روسيـــــا 1844م
الروديوم Rh 102,90600 45 12,410000 وليم ولاستون إنجلـــــترا 1803م
الرينيوم Re 186,20700 75 21,020000 وولتر نوداك؛ إدا تاكي، أوتو بيرج ألمانيــــــا 1925م
الزئبق Hg 200,59000 80 13,54600000 معروف لـدى القـدامـى
الزركونيوم Zr 091,22400 40 06,506000 مارتن كلابروث ألمانيــــــا 1789م
الزرنيخ As 074,92160 33 573 معـــروف لـدى القـدامـى
الزنك (الخارصين) Zn 065,39000 30 07,133000 أندرياس مارجراف ألمانيــــــا 1746م
الزينون Xe 131,29000 54 00,005495 # السير وليم رامزي ، # موريس وليم
ترافرس إنجلترا 1898م
السترونتيوم Sr 087,62000 38 02,600000 أ.كراوفورد أسكتلندا 1790م
السليكون Si 028,08550 14 02,330000 # جونز برزيليوس السويــــد 1823م
السمريوم Sm 150,36000 62 07,490000 بول إميل لوكوك دي بويسباودران فرنســـــا 1879م
السيريوم Ce 140,12000 58 6,768 و.فون هسنجر؛
# جونز برزيليوس؛ م. كلابروت السويــــد
ألمانيــــــا 1803م
السيزيوم Cs 132,90500 55 1,873 جوستاف كيركوف، # روبرت بنزن ألمانيــــــــا 1860م
السيلنيوم Se 078,96000 34 04,790000 # جونز برزيليوس السويــــد 1817م
السيبورجيوم Sg (266) 106 ــ معمل لورنس بيركلي الولايات المتحدة 1974م
الصوديوم Na 022,98980 11 00,971000 # السير همفري ديفي إنجلـــــترا 1807م
الفاناديوم V 050,94150 23 10,600000 نيلز سفستروم السويــــد 1830م
الفرانسيوم Fr (223)0000 87 ــ مارجريت بيري فرنســـــا 1939م
الفضة Ag 107,86800 47 10,500000 معروف لـدى القـدامـى
الفلور F 018,99840 9 00,00158000 هنري مويسان فرنســـــا 1886م
الفوسفور P 030,97380 15 01,830000 هنيج براند ألمانيـــــــا 1669م
الفيرميوم Fm (257)0000 100 ــ أرجون؛ لوس ألاموس؛ جامعة كاليفورنيا الولايات المتحدة 1953م
القصدير Sn 118,71000 50 07,298400 معروف لـدى القـدامـى
الكالسيوم Ca 040,08000 20 1,55 # السير همفري ديفي إنجلـــــترا 1808م
الكاليفورنيوم Cf (251)000 98 ــ # جلين سيبورج؛ س.ج. تومبسون؛
أ. غيورسو؛ ك. ستريت الولايات المتحدة 1950م
الكبريت S 032,06000 16 02,070000 معروف لـدى القـدامـى
الكدميوم Cd 112,41000 48 8,65 فريدريتش ستروماير ألمانيــا 1817م
الكربون C 012,01100 6 2,25 معـــروف لـدى القـدامـى
الكروم Cr 051,99600 24 7,19 لويس فوكيلين فرنســــــا 1797م
الكريبتون Kr 083,80000 36 00,00348800 # السير وليم رامزي، # موريس ترافرس بريطانيا 1898م
الكلور Cl 035,45300 17 0,00295 # كارل ولهلم شيل السويـــــد 1774م
الكوبالت Co 058,93320 27 8,9 جورج برانت السويـــــد 1737م
الكوريوم Cm (247)0000 96 13,51+ # جلين سيبورج؛
ر.أ. جيمس؛ أ. غيورسو الولايات المتحدة 1944م
اللنثانيوم La 138,90600 57 06,18900000 كارل موساندر السويد 1839م
اللوتيتيوم Lu 174,96700 71 09,84900000 جورج أوربين فرنســـــــا 1907م
اللورنسيوم Lr (260)0000 103 أ. غيورسو؛ ت. سيكيلاند؛ أ.لارش ؛
ر.م. لاتيمر الولايات المتحدة 1961م
الليثيوم Li 006,94100 3 00,53400000 جوهان أرفيدسون السويـــــد 1817م
المغنسيوم Mg 024,30500 12 01,73800000 # السير همفري ديفي إنجلــــــــترا 1808م
المنجنيز Mn 054,93800 25 07,30000000 جوهان جان السويـــــــد 1774م
المندليفيوم Md (258)0000 101 ــ معمل لورنس بيركلي الولايات المتحدة 1955م
الموليبدنوم Mo 095,94000 42 10,22000000 . # كارل ولهلم شيل السويــــــد 1778م
الميتننريوم Mt (268) 109 ــ مركز أبحاث الأيونات الثقيلة ألمانيـــــــا 1982م
النبتونيوم Np 237,04800 93 20,25000000 أي. م. ماكميلان؛
ب. هـ. أبلسون الولايات المتحدة 1940م
النحاس Cu 063,54600 29 8,96 معـــروف لـدى القـدامـى
النوبليوم No (259)0000 102 - أ. غيورسو؛ # جلين سيبورج
ت. سيكيلاند؛ ج.ر.والتون الولايات المتحدة 1958م
النيتروجين N 014,00670 7 00,00116500 دانيال رذرفورد أســــكتلندا 1772م
النيكل Ni 058,69000 28 08,90200000 أكسل كرونستت السويــــــد 1751م
النيوبيوم Nb 092,90640 41 08,57000000 تشارلز هاتشت إنجلـــــــترا 1801م
النيوديميوم Nd 144,24000 60 07,00000000 # البارون فون فلسباخ النمســـــا 1885م
النيون Ne 020,17900 10 00,00083870 # السير وليم رامزي؛ # موريس ترافرس إنجلــــــــترا 1898م
الهاسيوم Hs (263) 108 ــ مركز أبحاث الأيونات الثقيلة ألمانيـــــــا 1984م
الهفنيوم Hf 178,49000 72 13,31000000 ديرك كوستر؛ # جورج فون هيفيسي الدنمارك 1923م
الهولميوم Ho 164,93000 67 08,79000000 ج.ل. سوريت سويســـرا 1878م
الهيدروجين H 001,00790 1 00,00008375 # هنري كافندش انجلــــــترا 1766م
الهيليوم He 004,00260 2 00,00016640 # السير وليم رامزي؛
نيلز لانجليه؛ ب.ت. كليف أسكتلندا والسويد 1895م
اليتربيوم Yb 173,04000 70 06,959000 جين دي ماريناك سوييسرا 1878م
اليتريوم Y 088,90590 39 04,472000 كارل موساندر السويد 1843م
اليود I 126,90500 53 04,93000000 برنار كورتوا فرنســــــا 1811م
اليورانيوم U 238,02900 92 19,070000 مارتن كلابروث ألمانيـــــــا 1789م
اليوروبيوم Eu 151,96000 63 05,24500000 يوجين ديمارسي فرنســـــــا 1901م

* يدل الرقم بين القوسين على العدد الكتلي للنظير الأكثر استقراراً
+ الكثافة مبنية على الحساب لا على قياسات حقيقية.
# له مقالة بالموسوعة
# # بالتقدير

[أحمد سعد الدين]

الجدول الدوري للعناصر يُرتب العناصر في صفوف أفقية تسمى الدورات وذلك تبعًا لأعدادها الذرية. والعدد الذري هو عدد البروتونات (جسيمات موجبة الشحنة) في نواة الذرة (اللُب). وتوجد أيضًا في نويات جميع الذرات تقريبًا، جسيمات غير مشحونة كهربائيًا تسمى النيوترونات.

تحتوي ذرات أي عنصر على نفس العدد من البروتونات ولكن بعض ذرات العنصر تحتوي أحيانًا على عدد من النيوترونات تختلف من ذرة لأخرى. وتسمى الذرات التي تحتوي على عدد مختلف من النيوترونات نظائر العنصر
تحتوي جميع الذرات على إلكترونات (جسيمات سالبة الشحنة) تدور حول النواة. وتحتوي الذرة المتوازنة كهربائيًا على نفس العدد من الإلكترونات والبروتونات. وتقسَّم الإلكترونات المحيطة بالذرة إلى مدارات (مجموعات) تبعًا للطاقة الخاصة بكل منها. وتنجذب الإلكترونات القريبة إلى النواة بقوة أكبر من غيرها. ولكل مدار رقم خاص به، والمدار القريب من النواة هو المدار رقم 1.

يستطيع كل مدار استيعاب عدد معين من الإلكترونات.فالمدارات 1، 2، 3، 4، 5، 6، و7 تستطيع استيعاب 2، 8، 18، 32، 50، 72، و98 إلكترونًا كحد أقصى. وتسمى المدارات أحيانًا بالحروف Q, P, O, N, M, L, K.

يشكل كل صف رأسيّ في الجدول الدوري مجموعة من العناصر ذات علاقة ببعضها. وتتشابه عناصر كل مجموعة في الطريقة التي تكوِّن بها المركبات كما أن لها خواص أخرى متشابهة. وينبثق هذا التشابه من التشابه في التراكيب الإلكترونية في كل مجموعة.

يسيطر عدد الإلكترونات، في المدار الخارجي على السلوك الكيميائي للذرة. ويوجد نفس العدد من الإلكترونات، في معظم المجموعات، في المدارات الخارجية لكل عنصر. انظر: الكيمياء.

يمكن تقسيم الصفوف الرأسية الثمانية عشر للعناصر إلى مجموعتين (أ) و (ب) وذلك بناء على التركيب الإلكتروني. ويستطيع العلماء التكهن بدقة أكبر بالتفاعلات الكيميائية للعناصر التي تظهر في المجموعة أ. ويمكن أيضا ترقيم الأسطر العمودية من 1 إلى 18 من اليسار إلى اليمين.

[أحمد سعد الدين]

كيفية استخدام الجدول. تُعتبر طريقة استخدام الأعداد الذرية هي الأسهل لتعيين مواقع العناصر في الجدول. ويبين جدول العناصر العدد الذري لكل منها. يُصنّف الكيميائيون العناصر التي لها نفس الخواص المتشابهة، في مجموعة واحدة. وتوضح هذه المجموعات بالألوان في الجدول الدوري. وللحصول على معلومات عن هذه العناصر

[أحمد سعد الدين]

يشمل استخدام الجدول الدوري مقارنة السلوك الكيميائي للعناصر. تحتوي المجموعة 8 أ، على سبيل المثال، على الهيليوم والنيون والأرجون والكريبتون والزينون والرادون.

توجد هذه العناصر المسماة بالغازات الخاملة في الحالة الغازية عند درجة الحرارة والضغط العادي، ولا يتحد أي منها بسهولة مع عناصر أخرى لتكوين مركبات.

ويكمن مغزى هذا السلوك عند مقارنته مع العناصر ذات العدد الذري الأكبر أو الأصغر بمقدار واحد عن كل من الغازات الخاملة. تعتبر ذرات العناصر المجاورة من أكثر العناصر قدرة على التفاعل فهي تغير غالبًا تركيبها الإلكتروني إلى ذلك الخاص بأقرب ذرة غاز خامل.

يعتبر فقدان أو اكتساب الإلكترونات عند اتحاد الذرة مع ذرات أخرى أحد الطرق التي تسلكها الذرة لتغيير تركيبها الإلكتروني.

تتحول الذرات أو مجموعة من الذرات عندما تكتسب أو تفقد إلكترونات إلى أيونات ذات شحنات كهربائية. فعندما يتفاعل الصوديوم مع غاز الكلور على سبيل المثال، تفقد كل ذرة صوديوم إلكترونًا وتكتسب كل ذرة كلور إلكترونًا واحدًا. ويصبح لأيون الصوديوم عندئذ نفس التركيب الإلكتروني لذرة الغاز الخامل، النيون، كما يصبح لأيون الكلور نفس التركيب الإلكتروني لذرة الغاز الخامل الأرجون.

[أحمد سعد الدين]

تطور الجدول الدوري. عندما اكتشف الكيميائيون عناصر جديدة، اكتشفوا أيضا تشابه بعض العناصر في سلوكها. ومع بداية منتصف القرن التاسع عشر، اقترح كيميائيون عديدون طرقًا لتنظيم العناصر المعروفة في جدول دوري وذلك لتجميع العناصر التي تتشابه في خواصها معًا. وكان على رأس هؤلاء الباحثين جوليوس مايَوْ من ألمانيا، ودمتري مندليف من روسيا.

وجد الكيميائيون أن العناصر التي تتشابه في خواصها تظهر بانتظام عندما ترتب حسب الزيادة في وزنها الذري. الوزن الذري هو وزن الذرة مقارنة بذرة الكربون 12، التي لها وزن ذري محدد مقداره 12 وحدة. تُعْطي النظائر المشعّة في الغالب أعدادًا كتلية بدلا من الأوزان الذرية، يكافئ العدد الكتلي للذرة مجموع بروتوناتها ونيوتروناتها، وهو مطابق إلى حد كبير للوزن الذري.

تُعرف حقيقة ظهور العناصر ذات الخواص المتشابهة على فترات منتظمة بالقانون الدوري. وجد الكيميائيون فيما بعد بأن الجدول الدوري يكون أكثر دقة عند ترتيب العناصر تبعا لتركيبها الإلكتروني لا تبعا لأوزانها الذرية.