11 آبان روز آزمایشگاه گرامی باد 

 با توجه به نقش مهم فعالیت های آزمایشگاهی در امر آموزش و مقارن با هفته ی دانش آموز(یازده آبان ماهبه نام روزآزمایشگاه نامگذاری شده است.

انجام آزمایش در مدارس  جز گام های اولیه در فرایند ساخت و تولید و زمینه ساز برقراری ارتباط بین علم و فناوری محسوب می شود.این روز را به تمامی مسئولینی که در این عرصه ها فعالیت می کنند تبریک و تحنیت عرض نموده و از خداوند متعال برای آنها سلامتی جسم و جان را آرزومندم.

مسئله ازمایشگاه به دروس {زیست شناسی(Biology);زمین شناسی (Gyeolog);شیمی(Chemistry);فیزیک(Physics)}

مرتبط می باشد که در این نوشته به موضوع  شیمی با مبحث جدول تناوبی میپردازیم .

با ما همراه باشید.

 

چه کسی جدول تناوبی را پدید آورد؟

جدول تناوبی با نام (دیمیتری مندلیف) شناخته شده است ،که نام دیگر این جدول مندلیف شناخته می شود این جدول را حدود دو قرن پیش (1869)منتشر کرد. هر چند قبل او شیمیدانانی بوده اند که این جدول را طبقه بندی کنند اما این نخستین جدولی بود که به این گستردگی مرتب شده بود. جناب مندلیف این جدول را تهیه کرد تا ویژگی های دوره ای آنچه که بعد ها (عنصر)نام گرفت را بهتر نشان دهد. وی توانسته بود برخی از ویژگی هایی از عنصر ها را که قبلا کسی به آنها پی نبرده بود را پیش بینی کند و از قبل با استفاده از حدس و گمان جای این عناصر را خالی گذاشته بود. کم کم با گذشت زمان و گسترش علم و دانش در زمینه شیمی عنصر های تازه ای شناسایی شدند و جای خالی آنها در جدول پر شد و روزی که این جدول توسط شیمیدانان دیگر گسترش یافت جدول مندلیف بسیار گسترده تر شد.

عنصر و آرایش الکترونی اتم

به موادی که از اتم ها یا مولکول های یکسان ساخته شده باشد،خالص می گویند. مواد خالص را در دو دسته عناصر و مواد مرکب طبقه بندی می کنند. در صورتی که ذرات تشکیل دهنده ماده از یک نوع اتم باشد،آن ماده عنصر است.تعداد پروتون های مکوجود در هسته هر اتم را عدد اتمی می گویند و با نماد (Z)نشان می دهند.به مجموع پروتون ها و نوترون های موجود در هسته عدد جرمی گفته میشود و با نماد(A) نشان می دهند. نماد شیمیایی عنصر،(X) به صورت⇐  AZX

اتم فاقد بار الکتریکی است و بنابرین تعداد الکترون ها با پروتون ها برابر است.در صورتی که اتم الکترون از دست بدهد،تعداد پروتون ها از الکترون ها بیشتر شده و بار الکتریکی مثبت پیدا می کند و به یون مثبت (کاتیون)تبدیل می شود و در صورتی که اتم الکترون بگیرد،بار الکتریکی منفی پیدا کرده و به یون منفی (آنیون) تبدیل می شود.برای رسم آرایش الکترونی اتم ها از مدل اتمی منظومه شمسی استفاده می شود،که طبق این مدل اتمی الکترون ها بر روی مدار های دایره ای شکل در اطراف هسته اتم در حال چرخش هستند.

 

  • نمونه آرایش الکترونی اتم نیتروژن با مدل اتمی منظومه شمسی (بور)

جدول تناوبی عناصر

جدول تناوبی بر اساس(قانون تناوبی) تنظیم شده است.طبق این قانون اگر عناصر را به ترتیب افزایش عدد اتمی مرتب کنیم. شباهت هایی در خواص عناصر به طور متناوب مشاهده می شود. جدول تناوبی امروزی بر اساس افزایش عدد اتمی تنظیم شده است. بنابراین عدد اتمی عنصر با شماره آن در جدول برابر است که این جدول شامل 7 سطر (دوره،ردیف) و 18ستون (گروه) است که جدول تناوبی دارای 8 گروه اصلی و 10 گروه فرعی است.عناصر موجود در یک گروه خواص مشابهی دارند. تعداد الکترون های لایه آخر عناصر موجود در هر گروه با هم برابر است.

  • جدول تناوبی کامل ذر یک نگاه اجمالی

عناصر نماینده

عناصر نماینده یا گروه A عناصری هستند که در آخرین لایه الکترونی خود اوربیتال s یا p آنها در حال پر شدن از الکترون است. در برخی از این عناصر فلز و برخی نا فلز هستند و خصوصیات دیامغناطیسی و پارامغناطیسی در آنها متفاوت است اما ترکیباتشان بی رنگ و دیامغناطیس هستند. خواص شیمیایی این عناصر تحت تاثیر الکترون های ظرفیت آنها همان ویژگی های مشابه در یک گروه،است.در کل خصوصیات شیمیایی این گروه بسیار متفاوت و استثنائات زیادی وجود دارد که از قوانین پیروی نمی کند.

عناصرگروه اول(فلزات قلیایی)

به عناصر گروه اول جدول تناوبی فلزات قلیایی می گویند،که هیدروژن اولین عنصراین گروه است که به علت داشتن خواص متفاوت جز دسته این فلزات قرار نمیگیرد. این فلزات نرم بوده و چگالی پایینی دارند.نقطه ذوب و نقطه جوشاندن این گروه پایین بوده و فقط یک الکترون در لایه ظرفیت خود دارند، پس به راحتی این الکترون برای رساندن عنصر خود به حالت پایدار در واکنش های شیمیایی شرکت می کند و شدت واکنش پذیری آنها با حرکت از بالا به پایین گروه افزایش میابد چون بر تعداد لایه های الکترونی افزوده شده و بار موثر هسته ،کاهش می یابد.فلزات قلیایی آنتالپی استاندارد ذوب و تبخیر کمی دارند.این فلزات شامل {لیتیم،سدیم،پتاسیم،روبیدیوم،سزیم،فرانسیم}می باشد.

عناصرگروه دوم (فلزات قلیایی خاکی)

به عناصر گروه دوم از جدول تناوبی فلزات قلیایی خاکی میگویند. شدت واکنش پذیری آنها از فلزات قلیایی کمت است اما مانند آنها از بالا به پایین جدول به دلیل افزایش  تعداد لایه های الکترونی  افزایش می یابد.شش عنصر این گروه شامل:{بریلیوم، منیزیم ، کلسیم، استرانسیوم ،باریم، رادیوم}(عنصر رادیوم در این گروه رادیواکتیو است).

عناصر واسطه

به عناصر واسطه عناصر گروه B گفنه می شود که اوربیتال d لایه ما قبل آخر در این گروه در حال پر شدن می باشد. ده گروه از جدول مندلیف که از 3تا 12 از آن را اشغال می کنند عناصر واسطه هستند و خاصیت انعطاف پذیری دارند. در بین آنها جیوه تنها فلز مایع است. به جز روی،کادمیم،جیوه،بقیه ای از فلزات نقاط ذوب و جوش چگالی بالایی دارند. 

عناصر واسطه داخلی 

دو ردیف از عناصر که قسمت پایین جدول تناوبی هستند عناصر واسطه داخلی می باشند. جایگاه اصلی این عناصر در واقع در دوره های ششم و هفتم،در خانه لانتان و اکتنیم است،اما بدلیل کمی جا در این دو خانه بصورت جداگانه در پایین جدول اما با ارجاع به این دو خانه قرار میگیرندو14 عنصری که بعد لانتان قرار می گیرد،سری لانتانیدها و عناصری که به دنبال اکتنیم قرار میگیرد سری اکتنیدها نامیده می شود. در این عناصر اوربیتالf در حال پر شدن است که لانتانیدها لایه 4f و در اکتنید ها لایه5f در حال پر شدن می باشد.لانتانید ها شامل عنصر با عدد اتمی 57 تا 71 هستند و اکتنید ها هم عناصری که عدد اتمی 90 تا 103 را دارند. تمام عناصر واسطه داخلی فلز و خاصیت پارا مغناطیسی دارند.اما ترکیبات این دسته پارامغناطیس و رنگین است.

هالوژن ها

هالوژن ها گروه 17از جدول تناوبی را به خود اختصاص دادند. هالوژن ها هیچ وقت به حالت آزاد در طبیعت یافت نمی شوند آنها به صورت مولکول های دو اتمی وجود دارند. البته برخی از این عناصر هنوز نا شناخته هستند. چون هالوژن ها فقط به یک الکترون احتیاج دارند تا به آرایش پایدار (اوکتت) برسند به همین دلیل واکنش پذیری بسیار بالایی دارند و می توانند با عناصر دیگر ترکیب شوند و ترکیبات خورنده ایجاد کنند،اما قدرت واکنش پذیری آنها از بالا به پایین کاهش می یابد. این عناصر شامل فلوئور و کلر به صورت گازند. برم مایع و ید به حالت جامد هستند.

گاز های نجیب

جایگاه گاز های نجیب در جدول تناوبی آخرین گروه (گروه صفر) است.چون این گروه از نظر آرایش الکترونی درحالت پایدار هشتایی هستند ،بنابرایناز نظر شیمیایی غیرفعال هستند و هیچ میل ترکیبی با عناصر دیگر ندارندو به آنها گاز های بی اثر نیز گفته می شود. گاز های بی اثر به صورت تک اتمی یافت می شوند. از نظر الکترونگاتیوی، قدرت کمی دارند، اما بیشترین انرژی یونش را در هر دوره به خود اختصاص می دهند. همگی به شکل گاز هستند و نقاط ذوب کمی دارند از بین این عناصر رادون و اوگانسون ،رادیواکتیو هستند.به جز هلیم که دو الکترون دارد بقیه این عناصر در لایه ظرفیت خود 8 الکترون دارند.

چگونگی تغییر شعاع اتمی

در یک گروه از جدول تناوبی با افزایش عدد اتمی ، وقتی از یک ردیف به ردیف دیگر وارد می شویم،یک لایه به لایه های الکترونی هر عنصر اضافه می شود ، یعنی شعاع اتمی افزایش می یابد.اما در یک دوره از جدول شعاع اتمی از تعداد لایه های الکترونی که ثابت هستند ،اما بار موثر هسته بر الکترون های لایه ظرفیت زیاد شده، همین موضوع، باعث کاهش شعاع اتمی می شود.  

تغییر انرژی یونش در یک گروه از جدول تناوبی

انرژی یونش به معنای میزان انرژی لازم برای جدا کردن یک الکترون از یک اتم و تبدیل ان به کاتیون است. در هر گروه از جدول تناوبی با حرکت از بالا به پایین جدول بر تعداد لایه های الکترونی یعنی شعاع اتمی افزوده می شود. به عبارتی فاصله الکترون لایه ظرفیت از مرکز هسته زیاد شده ،اثر پوششی الکترون های درونی افزایش می یابد. پس جا کردن الکترون از لایه آخر راحت تر انجام می شود و انرژی کمتری صرف می شود. پس نتیجه می گیریم انرژی یونش در یک ستون از جدول از بالا به پاین کاهش می یابد.

 تغییر انرژی یونش در یک دوره از جدول تناوبی 

همان طور که گفته شده در یک دوره از جدول تناوبی تعداد لایه های الکترونی است ولی چون عد اتمی افزایش پیدا می کند نیروز جاذبه ی هسته و به نسبت آن بار موثر هسته کاهش می یابد. برای جدا کردن از لایه آخر به انرژی بیشتری مورد نیاز است. پس از چپ به راست در جدول تناوبی انرژی یونش افزایش می یابد.

چگونگی تغیر الکترونگاتیوی 

میزان تمایل اتم به جذب الکترون ظرفیت به سمت هسته خود را الکترونگاتیوی می گویند. هر چه شعاع اتمی کاهش یابد، الکترونگاتیوی افزایش می یابد،همچنین هر چه بر تعداد الکترون های ظرفیت افزوده شود الکترونگاتیویته زیاد می شود. بر این روال در جدول تناوبی در یک دوره از چپ به راست الگترونگاتیوی افزایش و در یک گروه از بالا به پایین از بالا به پایین الکترونگاتیوی کاهش می یابد. در جدول فلزات کمترین الکترونگاتیوی و نافلزات بیشترین الکترونگاتیوی را دارند. پس الکترونگاتیو ترین عنصر در گوشه بالای سمت راست جدول و برغکس عنصر با کمترین الکترونگاتیوی در گوشه پایین جدول قرار دارد.

چگونگی تغییر انرژی الکترونخواهی

انرژی الکترون خواهی مقدار انرژی آزاد شده افزون یک الکترون از اتم خنثی در فاز گازی و تبدیل آن به یک یون منفی است.با توجه به تعریف انرژی آزاد شده در حین انجام واکنش های شیمیایی می توان گفت علامت انرژی الکترون خواهی همیشه منفی است.چون در نافلزات تعداد الکترون های لایه ظرفیت نزدیک به آرایش هشتایی است.الکترون خواهی بیشتری نسبت به فلزات که الکترون های والانس کمتری دارند. به عنوان مثال هالوژن ها بیشترین انرژی الکترون خواهی(با مقدار منفی) را در جدول دارند. در این گروه فلوئور رفتار غیر عادی از خود نشان می دهد.بنابراین در جدول تناوبی در یک دوره از چپ به راست الکترون خواهی افزایش و در یک گروه از بالا به پایین کاهش می یابد.

چگونگی تغییر نقطه ذوب در جدول تناوبی

نقطه ذوب یعنی،دمایی که در آن دما یک ماده از حالت جامد به حالت مایع در می آید.هر چه پیوند بین اتم ها قوی تر باشد،انرژی لازم برای شکستن پیوند بیشتر و نقطه ذوب بالاتر میرود. در جدول تناوبی ، قانون تناوبی منظمی برای نقطه ذوب وجود ندارد،ولی در کل فلزات نقاط ذوب بالایی دارند و نقطه ذوب نافلزات پایین است.

118 عنصر جدول تناوبی به همراه نام فارسی و عدد اتمی شان

1H  هیدوژن

2He  هلیم

3Li  لیتیم 

4Be  بریلیم

5 بور

6کربن 

7نیتروژن

8 اکسیژن

9فلوئور

10Ne  نئون

11Na  سدیم

12Mg  منیزیم

13Al  آلومینیم

14Si    سیلسیم

15 فسفر

16گوگرد

17Cl کلر

18Ar  آرگون

19پتاسیم

20Ca  کلسیم

21Sc  اسکاندیم

22Ti  تیتانیم

23وانادیم

24Cr  ⇐  کروم

25Mn  منگنز

26Fe  آهن

27Co  کبالت

28Ni  نیکل

29Cu  مس

30Zn  روی

31Ga  گالیم

32Ge  ژرمانیم 

33As  آرسنیک

34Se  سلنیم

35Br  برم

36Kr  کریپتون

37Rb  روبیدیم 

38Sr  استرانسیم

39ایتریم

40Zr  زیر کونیم

41Nb  نیوبیم 

42Mo  ⇐  مولیبدن

43Tc  تکنسیم

44Ru  ⇐  روتنیم

45Rh  رودیم

46Pd  پالادیم

47Ag  نقره

48Cd  کادمیم

49In  ایندیم

50Sn  قلع

51Sb  آنتیموان

52Te  تلوریم

53ید

54Xe  زنون

55Cs  سزیم

56Ba  باریم

57La  لانتان

58Ce  سریم

59Pr  پراسئودیمیم

60Nd نئودیمیم

61Pm  پرومتیم

62Sm  ساماریم

63Eu  اوروپیم

64Gd  گادولینیم

65Tb  تربیم

66Dy  دیسپروزیم

67Ho  هولمیم

68Er  اربیم

69Tm  تولیم

70Yb  ایتربیم

71lu  لوتسیم

72Hf  هافنیم

73Ta  تانتال

74 تنگستن

75Re  رنیم

76Os  اسمیم

77Ir  ایریدیم

78Pt  پلاتین

79Au طلا

80Hg  جیوه

81Tl  تالیم

82Pb  سرب

83Bi  بیسموت

84Po  پولونیم

85At  ⇐  استاتین

86Rn  رادون

87Fr  فرانسیم

88Ra  رادیم

89Ac  اکتینیم 

90Th  توریم

91Pa  پروتاکتنیم

92 اورانیم

93Np  نپتونیم

94Pu  پلوتونیم

95Am  امریسیم

96Cm  کوریم

97Bk  برکلیم

98Cf  کالیفرنیم

99Es  اینشتینیم

100Fm  فرمیم

101Md  مندلیم

102No  نوبلیم

103Lr  لورنسیم

104Rf  رادرفوردیم

105Db  دابنیم 

106Sg  سیبورگیم

107Bh  بوریم

108Hs  هاسیم

109Mt  مایتنریم

110Ds  دارمشتاتیم

111Rg  رونتگنیم

112Cn  کوپرنسیم

113Nh  نیهونیم

114FL  فلرویم

115Mc  مسکوییم

116Lv  لیورموریم

117Ts  تنسینه

118Og  اوگانسون

                         •••<< پایان>>•••

نام نام خانوادگی: یگانه صمدی (9/4)

نام مدرسه:شاهد صفایی سلماس 

 عنوان مسابقه : مسابقه روز آزمایشگاه

سال تحصیلی:1401_1400

 دوستان عزیزم مطالب به پایان رسید امیدوارم که از تمامی نکات بهره های لازم را برده باشید و مطالب برای شما عزیزان کاملا مفید و گویا باشد.

سپاس از همراهی شما …