الكيمياء...chemistry

[The Hero]

في الكيمياء تعنى كلمة العطرية أو الأروماتية, هي خاصية كيميائية يكون بها الجزيء له حلقة بها روابط غير مشبعة مترافقة, أو أزوج وحيدة, أو مدارات فارغة لها ثبات أقوى من المتوقع حدوثه من الإقتران بمفرده.

وهذا يقال أنه يحدث بسبب حرية دوران الإلكترونات حول ترتيب دائرى من الذرات, وتتبادل فيما بينها الوضع الأحادي والثنائي للرابطة التساهمية. (لتوضيح أكثر, هذه الروابط يمكن أن تلاحظ كتهجين بين الروابط الأحادية والثنائية, فكل رابطة في الحلقة تكون متطابقة مع الأخرى.) وهذا هو التصور العام للحلقات العطرية الذي تم اقتراحه بواسطة كيكولي. ويتكون هذا التصور للبنزين من شكلان بهما رنين, وهما يمثلان تبادل الوضع للوابط الأحادية والثنائية. ويكون البنزين أكثر ثباتا من "الهيكسا ترايين الحلقي", وهو جزيء نظري.

ويمثل السهم ذو الرأسين هنا عملية الرنين. وهندسيا فإن البنزين شكل سداسي تام. وبصفة عامة فإن الرابطة C=C أقصر من C-C, ولا يجب أن يخلط بين الشكلين حيث أن طول الرابطة C-C يتذبذب.

ويوجد تمثيل أفضل لحلقة البنزين, وهو وضع دائرة حيث تتوزع الكثافة الإلكترونية من الرابطة باي أسفل وأعلى الحلقة. وهذا التمثيل للحلقة أفضل في تمثيل الكثافة الإلكترونية في الحلقة.

 

[The Hero]

خصائص المركبات الأروماتية

معظم المركبات الأروماتية لها الخواص الآتية:

1. بها نظام إلكترونات باي غير متمركزة تتبادل فيما بينها الروابط الأحادية والثنائية.
2. مسطحة.
3. تحتوى على حلقة واحدة على الأقل.
4. عدد الإلكترونات باي الغير متمركزة يساوي 4n + 2. وهذا ما يعرف بقاعدة هوكل.

وبالرغم من أن البنزين عطري, فإن البيوتاديين حلقي غير عطري, حيث أن عدد إلكترونات باي الغير متمركزة يساوى 4, وهذا لا ينتج أى رقم صحيح عند تطبيق قاعدة هوكل. ولكن أيون البيوتاديين الحلقي (-2) عطري.

والجزيئات الغير عطرية يقال عليها أليفاتية. وتمثل الجزيئات العطرية شكل محسن من الثبات الكيميائي, بمقارنته بالجزيئات غير العطرية المماثلة. ويسبب دوران الإلكترونات باي في الجزيء الأروماتي توليد مجال مغناطيسي موضعي, ويمكن التعرف عليه بواسطة الرنين النووي المغناطيسي. الجزيئات المستوية التي تحتوى على حلقة وحيدة بها إلكرتونات باي عددها 4n يقال عليها ضد أروماتية, أو موبيوس, وغالبا ما تكون غير ثابتة. سيكلو أوكتا تيترا يين (Cyclooctatetraene COT) لا تعانى من عدم الثبات عن طريق تغيير شكلها المسطح.

 

[The Hero]

أكثر الهيدروكربونات الأروماتية التي لها أهمية إقنصادية البنزين, التولوين, (أورثو, بارا) زيلين. ويتم إنتاج ما يقرب من 35 مليون طن من هذه المواد سنويا. ويتم الحصول عليهم من المخاليط الناتجة من تقطير قطران الفحم, ويتم استخدامهم لإنتاج كثير من الكيماويات والبوليمرات, ومنها الستيرين, الفينول, الأنيلين, البولي إستر, النايلون.

الحلقيات الغير متجانسة

الأروماتيات ذات الحلقات الغير متجانسة ، يكون فيها واحدة أو أكثر من ذرات الكربون الموجودة في الحلقة الأروماتية مستبدلة بعنصر أخر:

* البيريدين يستخدم كمذيب وكمركب وسيط في التفاعلات.
* الفيوران أيضا أروماتي, ولكن ليس أروماتي بنفس درجة البنزين, وعلى ذها فهو أكثر نشاطا. والمركب تيترا هيدرو فيوران المشتق منه, يستخدم بتوسع كبير كمذيب ومتفاعل كما يستخدم أيضا كوسيط كيميائي.
عديد الحلقات

الأروماتيات المتعددة الحلقات هي جزيئات تحتوى على إثنين أو أكثر من الحلقات الأروماتية البسيطة مندمجة معا بمشاركة ذرتين كربون مجاورتين (شاهد أيضا حلقة كربون بسيطة).

* نفثالين
* أنثراسين
* فينانثرين
* هيدرو كربون أروماتي عديد الحلقات
* إندول
* كوينولين
* أيزو كينولين

 

[The Hero]

يوجد جزء كبير من المركبات الكيميائية تحتوى على حلقة أروماتية بسيطة في تركيبها أمثلة لذلك:

* dna (بيورين, بيريميدين).
* تراي نيترو تولوين tnt (بنزين).
* حمض أسيتيل سالسيليك الأسبرين (بنزين).
* بارا سيتامول (بنزين)

 

[The Hero]

الأصرة الهيدروجينية تتكون عند اتحاد الهيدروجين مع عناصر ذات كهرسلبية عالية مثل الهالوجينات والأوكسجين تكون الأصرة التساهمية وهذه العناصر ذات قطبية عالية نظراً للفارق الكبير في الكهروسلبية مما يؤدي إلى ظهور شحنة جزئية موجبة على ذرة الهيدروجين مكوناً قطباً موجباً وشحنة جزئية سالبة على ذرة العنصر الآخر وبسبب وجود هذه القطبية العالية فإن أحد طرفي الجزيئة المستقطبة سوف تتجاذب مع طرف جزيئة مجاورة يحمل شحنة جزئية مغايرة، وهكذا فإن أطراف الجزيئات التي تحمل شحنة سالبة سوف تتجاذب مع أطراف جزيئات تحمل شحنة جزئية موجبة والعكس صحيح ويرمز لها عاة بخط منقط(----).

 

[The Hero]

الرابطة الفلزية هي رابطة كيميائية تحصل بين عنصرين من الفلزات، وهي قوى التجاذب الكهربائي الناتجة بين الايونات الموجبة وهذة الاكترونات السالبة بالرابطة الفلزية وهي التي تربط البلورة الفلزية (المعدنية) بالكامل.
​

عندما ترتبط الفلزات مع بعضها البعض فانها لا تكتسب التركيب الاكتروني للغازات النبيلة، فمن السهل أن تفقد ذرات الفلزات مثل الصوديوم والبوتاسيوم الكترونات تكافؤها لتصبح ايونات موجبة لأن سالبيتها الكهربائية منخفضة.

قوة الرابطة تتأثر قوة الرابطة الفلزية بعدة عوامل هي:

* كثافة الشحنة تساوي شحنة الايون/حجم الايون، حيث أن شحنة الايون هي الشحنة التي يكتسبها الفلز بعد ان يخسر كل الالكترونات الموجده في المدار الاخير. (+1،+2،+3)
* حجم الايون: يتناسب حجم الايون تناسب طردي مع عدد المدارات.
* كلما كانت كثافة الشحنة على الايون أعلى كلما زادت قوة الرابط الفلزي ونتيجة لذلك درجة الانصهار تكون أعلى.

الخصائص التي تمنحها الرابطة للفلز ترجع الكثير من خصائص الفلزات الطبيعية إلى طبيعة هذه الرابطة، فالتوصيل الكهربائي والتوصيل الحراري للفلزات سببه هو حركة الالكترونات الحرة بين الذرات. حركة الالكترونات الحرة داخل المعدن تنتظم عند تمرير التيار الكهربائي من خلاله، وتتقدم الالكترونات من القطب السالب إلى الموجب.

 

[The Hero]

في علم الكيمياء كلمة فلز metal ( الأصل الإغريقي : ميتالون) تعنى العنصر الكيميائي الذي يفقد الإليكترونات ليكون أيونات موجبة ( كاتيونات ) وتوجد رابطة فلزية بين ذراته ، كما يتم وصف الفلزات أيضا على أنها شبكة من الأيونات الموجبة ( كاتيونات ) داخل سحابة من الإلكترونات . وتقع الفلزات في الثلاث مجموعات للعناصر التي تتميز بتأينها وخواصها ، ومع أشباه الفلزات واللا فلزات .

وعند رسم خط مائل في الجدول الدوري من البورون إلى البولونيوم فإن هذا الخط يفصل الفلزات عن اللا فلزات ، وتكون العناصر الواقعة على هذا الخط هي أشباه الفلزات ، وتكون العناصر التي تقع أسفل يمين الخط هي الفلزات ، والتي تقع أعلى يسار الخط هي اللا فلزات . واللافلزات متوفرة في الطبيعة أكثر من الفلزات ، ولكن الفلزات تكون أغلب الجدول الدوري . ومن الفلزات المشهورة الألومنيوم ،النحاس ، الذهب ، الحديد ، الرصاص ، الفضة ، التيتانيوم ، اليورانيوم ، الزنك . الصور المتآصلة للفلزات تميل لأن يكون لها بريق ، لدنة ، قابلة للطرق ، موصلة ، بينما اللا فلزات بصفة عامة تكون هشه ( اللا فلزات الصلبة ) بدون بريق ، عازلة.

 

[The Hero]

يوجد تعريف حديث للفلزات هي أن الفلزات توصيلها وتكافؤها يتعدى تركيبها الإلكتروني . ويفتح هذا التعريف الفرصة للبوليمرات الفلزية والفلزات العضوية الأخرى ، والتي تم تصنيعها بالأبحاث المتقدمة ويتم استخدامها في الأجهزة ذات التقنية العالية .

الفلزات لها خواص فيزيائية مميزة : فإنها غالبا ما تكون لامعة ( لها بريق ) ، ذات كثافة عالية ، يمكن سحبها ، يمكن طرقها ، وغالبا درجة إنصهار عالية ، كما أنها صلبة وجيدة التوصيل للكهرباء والحرارة . ويرجع هذا بصفة عامة لكثافتها القليلة ، وطراوتها ، بينما الفلزات ذات درجة حرارة الإنصهارالمنخفضة تكون نشيطة ونادرا ما يمكن تواجدها في حالتها العنصرية الفلزية .

وتحدث خاصية التوصيل غالبا لأن كل ذرة يكون بها إلكترونات غير مرتبطة جيدا في غلافها الأخير (إلكترون التكافؤ) ، وعلى هذا يتكون ما يشبه البحر حول كاتيون نواة الفلز مما يسبب خاصية التوصيل.

معظم الفلزات غير ثابتة كيميائيا ، تتفاعل مع الأكسجين في الهواء لتكوين أكاسيد بمرور الوقت ( الحديد يصدأ على مر السنين ، يحترق البوتاسيوم في ثواني ، الفضة تفقد لمعانها في شهور ). تتفاعل الفلزات القلوية أسرع ، يتبعها الفلزات القلوية الترابية والتي توجد في أيمن الجدول الدوري . وتأخذ الفلزات الإنتقالية وقت أطول لتتأكسد ( مثل الحديد ، النحاس ، النيكل ) بينما لا يتفاعل البالاديوم ، الذهب ، البلاتين مع الأكسجين الجوي على الإطلاق ( ولهذا يتم صنع المصاغ منهم ) . بعض الفلزات تكون طبقة ساترة من الأكسيد على سطحها والتي لا يمكن إختراقها بجزيئات الأكسجين ولهذا فإنها تحتفظ بخاصية اللمعان والتوصيل لعقود عديدة ( مثل الألومنيوم ، بعض أنواع الصلب ، التيتانيوم وغيرها ) . وبالنسبة للفلزات الأخرى يتم طلائها بالبويات، أوبالطلاء الكهربي لمنع تأكسدها . وان الذرة اصغر جزء ويحمل الخواص الكيميائية له

أنواع الفلزات :

1- الفلزات النبيلة ( المعادن الكريمة )

2- الفلزات القلوية منها (البوتاسيوم و هو شديد التفاعل مع الماء و عند حرقه يعطي لهبا ليلكيا).

3- فلزات الاتربة القلوية .

4- الفلزات الانتقالية .

5- الفلزات الرديئة .

 

[حسام الحلبي]

الكيمياء علم معقد ... شكرا عل الموضوع​

 

[The Hero]

​

السبيكة هي خليط من الخواص الفلزية وتحتوى على الأقل عنصر فلزي واحد . مثال ذلك الصلب ( الحديد والكربون ) ،النحاس الأصفر ( النحاس والزنك) ، البرونز ( النحاس والقصدير ) ، دور ألومين ( الألومنيوم والنحاس ) . يتم تصنيع السبائك غالبا للتطبيقات الخاصة ، مثل المحركات النفاثة ، والتي تحتوى على أكثر من عشر عناصر .


فلزات حديدية

هي الفلزات التي تحتوي على الحديد.

فلزات خاملة

هي تلك التي تقاوم الأكسدة والتآكل قد. من الممكن إدراجها كفلزات نفيسة. مثل (التانتالوم والبلاتين) .

فلزات نفيسة

هي فلزات لها قيمة اقتصادية عالية. تعتبر كيميائيا فلزات أقل نشاطا من الفلزات الأخرى، أكثر لمعانا وتوصيلا للكهرباء. وكانت تاريخيا تستخدم كعملة، لكن الآن تعد أساس الإستثمار والسلع الصناعية. مثل (الذهب، والفضة، والبلاتين) .

 

[The Hero]

 

[The Hero]

​

الجدول الدوري للعناصر الكيميائية, والذي يعرف أيضا وهو عرض جدولي للعناصر الكيميائية المعروفة. أول من قام ببنائه ديمتري مندليف, حيث قام في عام 1869 بترتيب العناصر طبقا للكتل الذرية للعناصر ، ثم قام هنري موزلي عام 1911 بإعادة ترتيب العناصر بحسب العدد الذري ، أي عدد الإلكترونات الموجودة بكل عنصر, حيث تتكرر الخواص الكيميائية بصفة دورية في الجدول.
المجموعة هي العامود الرأسي في الجدول الدوري للعناصر . يوجد في الجدول 18 مجموعة في الجدول الدوري القياسي. العناصر الموجودة في كل مجموعة لها نفس تركيب غلاف التكافؤ من حيث عدد الإلكترونات, وهذا يعطى لهذه العناصر تشابها في الخواص.

أرقام المجموعات

هناك ثلاثة أنظمة لترقيم المجموعات الأول باستخدام الأرقام العربية، والثانى باستخدام الأرقام رومانية، والثالث عبارة عن مزج بين الأرقام الرومانية والحروف اللاتينية. وقد تم اختيار الترقيم العربي من قبل الاتحاد الدولي للكيمياء والكيمياء التطبيقية (IUPAC). وقد تم تطوير هذا النظام المقترح من IUPAC ليحل محل الأرقام الرومانية حيث أنها قد تسبب الالتباس نظرا لأنها تستخدم نفس الأسماء لمعان مختلفة.

عدد إلكترونات التكافؤ تحدد إلى أي دورة يتنتمى العنصر . كل غلاف من أغلفة الطاقة في ذرات العناصر ينقسم إلى مستويات فرعية عديدة ، والتي تمتلئ بزيادة الرقم الذري للعناصر طبقا للترتيب التالي :د

هذا الترتيب يماثل ترتيب الجدول الدوري . ونظرا لأن الإلكترونات في مستويات الطاقة الخارجية هي التي تحدد خواص العناصر الكيميائية ، فإن العناصر تميل لأن تكون متشابهه في مجموعات الجدول الدوري . العناصر التي تلى بعضها في مجموعة الجدول الدوري يكون لها خواص فيزيائية متشابهه بالرغم من الاختلاف الكبير بين كتلة كل منها . بينما العناصر التي تلى بعضها في دورة الجدول الدوري يكون لها كتلة متشابهه ولكن تختلف في خواصها الفيزيائية .

فمثلا ، يوجد بقرب النيتروجين ( N ) عنصر الكربون ( C ) والأكسجين ( O ) ( عند النظر للدورة ). وبغض النظر عن تقاربهم في الكتلة ( مقدرا الاختلاف بينهم مجرد وحدات كتل ذرية محدودة ) ، فإن لهم خواص مختلفة تماما ، والذي يمكن ملاحظته عند النظر إلى خاصية التآصل : فمثلا عندما يكون الأكسجين ثنائي الذرة فهو غاز ويساعد على الاحتراق ، بينما النيتروجين ثنائي الذرة يكون غاز لا يساعد على الاشتعال ، والكربون صلب يمكن أن يحترق ( يمكن للماس أن يحترق .

وبالعكس ، فإنه بالقرب من الكلور ( Cl ) عند النظر للمجموعة ), في المجموعات الأخيرة كل من الفلور ( F ) و البروم ( Br ) . وبغض النظر أيضا عن اختلافها الكبير في الكتلة فإن لها خواص متقاربة للغاية . فهي جميعا عناصر تساعد على التآكل بشدة ( أي أنها ترتبط بسرعة مع الفلزات لتكون أملاح هاليدات الفلز ) ، الكلور والفلور غازات ، ولكن البروم سائل له درجة غليان منخفضة للغاية ، كما أن الكلور والبروم لهما لون .

 

[The Hero]

كان أرسطو عام 330 ق م يعتبر العناصر أربعة عناصر .هي الأرض والهواء والنار والماء . وفي عام 1770صنف لافوازييه 33 عنصر.وفرق بين الفلزات (المعادن ) واللافلزات . وفي عام 1828 صنع جدولا للعناصر وأوزانها الذرية ووضع للعناصر رموزها الكيماوية . وفي عام 1829 وضع دوبرينر ثلاثة جداول بها ثلاثة مجموعات كل مجموعة تضم 3 عناصر متشابهة الخواص . المجموعة الأولي تضم الليثيوم والصوديوم والبوتاسيوم والثانية تضم الكالسيوم والإسترونشيوم والباريوم . والثالثة تضم الكلورين والبرومين واليود. وفي عام 1864 رتب جون نيولاندز John Newlands 60 عنصرا حسب الأوزان الذرية ووجد تشابها ما بين العنصر الأول والعنصر التاسع والعنصر الثاني والعنصر العاشر إلي آخره من الترتيب . فاقترح قانون أوكتاف the 'Law of Octaves' .وكان ديمتري مندليف Dmitri Mendeleev - عالم كيميائي روسي ولد بمدينة توبوليسك بسيبيريا عام 1834 - عرف بانه أبو الجدول الدوري للعناصر the periodic table of the elements .وهذا الجدول له أهميته لدراسة الكيمياء وفهم وتبسيط التفاعلات الكيميائية حتي المعقدة منها . ولم يكن مندليف قد رتب الجدول الدوري للعناصر فقط ، بل كتب مجلدين بعنوان مباديء الكيمياء Principles of Chemistry. مات 20 يناير 1907 .

تم اقتراح الجدول الدوري الأصلي بدون معرفة التركيب الداخلى للذرات ، فلو تم ترتيب العناصر طبقا للكتلة الذرية ، ثم تم وضع الخواص الأخرى فيمكن ملاحظة التكرارية التي تحدث للخواص عند تمثيلها مقابل الكتلة الذرية . أول من أدرك تلك التكرارية هو الكيميائي الألماني جوهان فولف جانج دوبرينير والذي لاحظ عام 1829 وجود ثلاثيات من العناصر تتقارب في صفاتها .​

 

[The Hero]

​

بعض الثلاثيات

العنصر الكتلة الذرية الكثافة
كلور 35.5 0.00156 g/cm3
بروم 79.9 0.00312 g/cm3
يود 126.9 0.00495 g/cm3


كالسيوم 40.1 1.55 g/cm3
سترانشيوم 87.6 2.6 g/cm3
باريوم 137 3.5 g/cm3

وبعد ذلك لاحظ الكيميائي الإنجليزى جون أليكساندر ريينا نيولاندز عام 1865 ، أن العناصر ذات الخواص المتشابهة تتكرر بدورية مقدارها 8 عناصر ، مثل ثمانيات السلم الموسيقي ، وقد لاقى هذا الاقتراح ثمانيات نيولاند سخرية من معاصريه . وأخيرا في عام 1869 ، قام الألماني يوليوس لوثر ماير والكيميائي الروسي ديمتري إيفانوفيتش ميندليف تقريبا في نفس الوقت بتطوير أول جدول دوري ، بترتيب العناصر طبقا للكتلة . وقد قام مندليف بتغيير وضع مكان بعض العناصر نظرا لأان مكانها الجديد يتماشى بصورة أفضل مع العناصر الجديدة المجاورة لها, وقد تم تصحيح بعض الاخطاء في وضع بعض العناصر طبقا لقيم الكتل الذرية ، وتوقع أماكن وجود بعض العاصر التي لم تكتشف بعد . وقد تم إثبات صحة جدول مندليف لاحقا بعد اكتشاف التركيب الإلكتروني في القرن 19 ، القرن 20 .

في عام 1940 قام جلين تى سيبورج بتوضيح بعد-يورانيوم اللانثينيدات والأكتينيدات والتي يمكن أن توضع ضمن الجدول أو أسفله ​

 

[The Hero]

كان مندليف قد حاول تصنيف العناصر من خلال ملاحظاته ان بعض العناصر لها خاصية كيميائية وفيزيائية متشابهة. وهذا التشابه اعتبره مندليف المفتاح للكشف عن النماذج الخفية في العناصر. فبدأ بكتابة بطاقات عليها العناصر والحقائق الثابتة والمعروفة عنها. وجعل لكل عنصر بطاقة دون عليها درجة الانصهار والكثافة واللون والوزن الذري لذرة كل عنصر والقوة الترابطية له. وعدد الروابط التي يستطيع العنصر تكوينها . ولما فرغ مندليف من تدوين البطاقات حاول تصنيفها بعدة طرق . واخيرا لاحظ أن ثمة نماذج بدت له من خلال ترتيب هذه العناصر حسب الزيادة في الكتلة الذرية atomic mass أو الوزن الذري . فلاحظ أن القوة الترابطية the bonding power للعناصر من الليثيوم lithium حتي الفلورين fluorine تغيرت بطريقة مرتبة . فمثلا بعد الفلورين fluorine نجد العنصر الأثقل الصوديوم الذي له نفس القوة الترابطية كالليثيوم . لهذا رتب مندليف بطاقة الصوديوم تحت بطاقة الليثيوم . وهذا معناه في جدول مندليف أن العنصر له نفس الخاصية كالعنصر الذي فوقه أو العنصر الذي تحته .ورغم هذا لم يكن جدول مندليف كاملا أو دقيقا . لأن ترتيب العناصر به حسب تزايد الكتلة( الوزن ) الذرية atomic mass لكل عنصر ، خلف 3 فراغات بجدوله و وقال مندليف أن هذه الفراغات ستملآ بعناصر لم تكتشف بعد .

ومن خلال موقعها في جدوله استطاع أن يبين خواصها . ونشر جدول مندليف عام 1869م. ومعني كلمة دوري "periodic" أن أنماطا من خواص العناصر متكررة في كل صف. وبعد 16 سنة من نشر جدول مندليف استطاع الكيميائيون اكتشاف العناصر الثلاثة المفقودة من الجدول وهي اسكانيديوم scandium وجاليوم gallium وجرمانيوم germanium .وكانت خواصها تشبه ما ذكره مندليف عنها . فالجدول الدوري نجده جدولا للعناصر الكيماوية مرتبة لتبين خواصها الكيمائية والفيزيائية . غير ان عناصر كالكلورين والحديد والنحاس مواد كيماوية أساسية لاتتكسر بالتفاعلات الكيماوية .عكس المركبات الكيماوية التي تتكون من عدة عناصر . فالجدول الدوري وسيلة لترتيب العناصر المعروفة حتي العناصر التي لم تكتشف بعد . حقيقة العناصر المتشابهة في الخواص توضع في نفس المجموعة بالجدول الدوري . لكن لعدة سنوات لم يحل لغز هذا التشابه في هذا السلوك ​

 

[The Hero]

حتي نهاية القرن 19 كانت الذرة تعتبر ككرة صلبة صغيرة . عندما اكتشف طومسون الإلكترون عام 1897 .فلقد كان العلماء بعرفون أن التيار الكهربائي لو مر في أنبوبة مفرغة، فيمكن رؤية تيارا على هيئة مادة متوهجة. ولم يكن يعرف لها تفسيرا . فلاحظ طومسون أن التبار المتوهج الغامض يتجه للوح الكهربائي الموجب .فوجد أن التيار المتوعج مكون من جسيمات صغيرة وأجزاء من الذرات تحمل شحنات سالبة سميت بالإلكترونات . وقال ايوجين جولدشتين عام 1886 أن الذرات بها شحنات موجبة . وفي سنة 1911 كانت النظرية الذرية لرزرفورد، عندما قال أن الذرة تتكون من قلب مكثف له شخنة موجبة من البروتونات protons حوله طوق من الإلكترونات السالبة تدور حول النواة .وفي سنة 1932اكتشف جيمس كادويك نوعا ثالثا من جسيمات الذرة أطلق عليه نيترونات. Neutrons . وأن النترونات تققل تنافر البروتوناتى النتشابعى الشحتة الكهربائيى بالنواة المتماسكة .

والنترونات حجمها نفي حجم البروتونات بالنواة . ولاتحمل شحنات كهربائية لأنها. متعادلة الشحنات .والذرة متعادلة الشحنة لأن عدد البروتونات الموجبة يعادل عدد الإلكترونات السالبة داخلها. وأصغر ذرة ذرة الهيدروجين . ومعظم الفراغ بالذرة فارغ . لأن الإلكترونات تدور قي مدارات بعيدة نسبيا من النواة . وكل عنصر من العناصر المختلفة تتميز عن غبرها من العناصر بعدد ثابت من البروتونات. ولكل ذرة عتصر ما، وزنها الذري الذي يعين حسب عدد البروتونات والنترونات بنواتها . ويجب أن نعرف أن حجم الذرة ضئيل جدا . فذرة الهيدروجين قطرها (5 x 10-8 mm). فلو وضعنا 20 مليون ذرة هيدروجين فتشكل جطا طوله واحد ملليمتر . وذرة الهيدروجين تتكون من بروتون واحد والكترون واحد . وذرة الهيليوم بها 2 بروتون يدور حولها 2الكترون. وبصفة عامة نجد أن كل ذرة لها قلب يسمي النواة a nucleus التي تشكل كتلة الذرة تقريبا ، الا أنها تشغل حيزا صغيرا من حجم الذرة نفسها .لأن معظم الذرة فراغ حول النواة . وبالنواة يوجد جسيمات أصغر هي البروتونات protonsموجبة الشحنات والنترونات neutrons متعادلة الشحنات . ​

 

[The Hero]

ويدور بالفراغ حول النواة جسيمات خفبفة جدا تسمي الإلكترونات electrons .وكل عنصر بذرته عدد ثابت ومتشابه من البروتونات بالنواة . فعنصر الكسجين بنواته 8 بروتونات . والنترونات لاتجمل شحنات كهروبائية ز وليس بالضرورة ذرة كل عنصر تجمل عددا ثابتا من البروتونات. فلو ذرات عنرا ما تحمل عددا مختلفا من الروتونات يطلق عليها نظائر مشعة isotopes من العنصر الواحد . والإلكترونات جسبمات سلبية الكهربائية ندور في الفراغ حول النواة . وكتلة الإلكترون تعادل 1/2000 كتلة البروتون أو النيترون . والتفاعل أو الإتحاد بين ذرات العناصر تتم بين ترابط الإلكترونات لتكوين الجزيئات أو المركبات الكيماوية. لهذا نجد العدد الذري لكل ذرة يدل علي عدد البروتونات بنواة ذرة العنصر .فالأكسجين عدده الذري 8 . وهذا معناه أن ذرة الأكسجين تتكون من 8 بروتونات والرقم الذري للنحاس 29 وهذا معناه أن ذرة عنصر النحاس نواتها بها29 بروتون . وكتلة الذرة نجدها مجموع عدد البروتونات والنترونات بالنواة . لأن 99،99% من كتلة الذرة في النواة . فأمكن التعرف من خلال التعرف علي مكنونات الذرة علي تفسيرات للنماذج المتكررة بالجدول الدوري . فوجد العلماء أن العناصر في مجموعة واحدة من الجدول تمتلك نفس العدد من الإلكترونات الخارجية بمدارات الذرة .وكانت الجسيمات لم تكن قد أكتشفت عندما وضع العلماء الجداول الدورية الأولي . وحدسثنا السابق كان حول الذرة المتعادلة الشحنات كهربائيا .لكن في الحقيقة الذرات يمكنها فقدان أو اكتساب الكتلاونات سالبة . لكن عدد البروتونات لاتتغير بالنواة .

فلو اكتسبت الذرة الكترونات تصبح الذرة سالبة الشحنة لأن عدد الإلكترونات تزيد علي عدد البروتونات بالنواة ..ولو فقدت الذرة الكترونات تصبح الذرة موجبة الشحنة لأن عدد البروتوناتبالنواة يزيد علي عدد الإلكترونات . وكل ذرة لها شجنة تسمي ايون an ion فالهيدروجين الموجب الشجنة يسمي ايون الهيدروجين الموجب وتوضع فوق رمزه علامة (+ ) ويكتب هكذا H+ ولو كان أيون ذرة الهيدروجين سالب الشحنة يكتب هكذا( H- ) ولو كانت الذرة متعادلة تكتب بدون علامة( + أو - ) وتكتب الذرة هكذا(H ).وفي الحالات الثلاثة للذرة نجد أن العدد الذري والوزن الذري ثابت . وفي النظائر isotopes للعنصر نجد أن عدد البروتونات تتغير حسب نظير العنصر . لهذا نجد أن نظير العنصر يتغير في الوزن الذري الذي هو مجموع عدد البروتونات والنترونات ، وليس في العدد الذري الذي هو عدد البروتونا ت. فالنظير لعنصر نجده ثابت في العدد الذري ومختلف في الوزن الذري .فالهيدروجين عدده الذري 1 ووزنه الذري 1 والديتريم Deuterium نظير الهيدروجين نجد عدده الذري 1 ووزنه الذري ​

 

[The Hero]

ففي هذه الجداول الحديثة وضعت العناصر التي تتشابه في خواصها علي شكل أعمدة طولية يطلق عليها مجموعات groups أو عائلات families. وعددها 18 مجموعة . فالمجموعة 1 بالجدول تضم معادن لينة كلها تتفاعل مع الماء بشدة لتعطي غاز الهيدروجين . لهذ نجد العناصر في الجدول الدوري الحديث مرتبة من اليسار لليمين ومن أعلي لأسفل في نظام تزايد العدد الذري للعناصر ( العدد الذري هو عدد البروتونات في نواة الذرة ) .و يوجد بالجدول أكثر من 90 عنصرا طبيعيا فوق الأرض و عناصر صناعية ابتكرت .وهذه العناصر المضافة أعدادها الذرية الأكبر بالجدول . لأنها حضرت من خلال التجارب والتفاعلات النووية . وأحدث عنصر حضر، به 116بروتون في نواة كل ذرة . هذه العناصر الصناعية لم يطلق عليها أسماء رسمبة حتي الآن . فالنظام المتبع، الترتيب حسب العدد الذري للعناصر .لكن الترتيب العمودي الذي يسمي بالمجموعات رتب حسب الخواص الكيماوية والخواص الطبيعية للعناصر، وعدد الإلكترونات في المدارات الخارجية حول النواة العنصر . ووضع العناصر في مجموعات بالجدول الدوري لم تكن واضحة المعالم .


فبعض العلماء لم يوافقوا علي اختلافات بسيطة من بينها الهيدروجينHydrogen والهليوم Helium . فالهيليومHe غاز خامل لايتفاعل مع بقية العناصر . وقد وضع في المجموعة 18 التي تضم الغازات النبيلة A noble gas. وتضم أيضا النيون neon والآرجون argon والكريبتون krypton ، وكلها غازات خاملة . لكن العلماء الذين يرتبون العناصر حسب عدد الإلكترونات في المدار الخارجي للذرات، يضعون الهليوم مع الماغنيسيوم magnesium والكالسيوم calcium والباريوم barium في المجموعة 2 التي يطلق عليها المعادن الأرضية القلوية the alkaline earth metals التي تحوى إلكترونين في مدارها الخارجي . وقد نشرالجدول الدوري في أشكال وأحجام عدة لكن أكثر الجداول الحديثة المستعملة تبدأ بالمجموعة (العمود) 1 حيث توجد المعادن علي اليسار ويليها المجموعة 2 معادن الأرض القلوية alkaline earth metals.وهاتان المجموعتان تليهما صفوف تتكون من عشرة أعمدة بها 40 عنصر وكل عمود به 4 عناصر . وهذه المجموعات العشر يطلق عليها المعادن الإنتقالية the transition metals وهي المجموعات من رقم 3 12 .

والمجموعات من 13- 18في الجانب الأيمن من المجموعة يوجد خط فاصل فوقه اللامعادن nonmetals كالأكسجين oxygen والكربون carbon والنيتروجين nitrogen وفي الجزء الأسفل علي اليسار يوجد القصدير tin والرصاص lead . بالإضافة لوجود مجموعتين مقسمتين لصفين . وتتكونان من 28 عنصر . كل صف به 14 عنصر . وهما باسفل الجدول الرئيسي .وهذه العناصر هي عناصر الأرض النادرة(Lanthanide، lanthanons، lanthanoids ) rare earth elements .لأن خواصها متشابهة .لدرجة يصعب علي الكيميائيين فصلهما عن بعض عندما يختلطان معا . والمفروض هذان الصفان يوضعان حسب العدد الذري بين المجموعتين 1و2 من جهة وكتلة المعادن الإنتقالية المكونة من المجموعات من 3-12 من جهة أخرى ، للتقليل من حجم الجدول الدوري .

 

[The Hero]

والعلماء يعتبرون الصفوف الأفقية بالجدول الدوري فترات periods تختلف في أطوالها من أعلي لأسفل الجدول .وهي تضم من أعلي لأسفل 2و8 و8 و18و18و32و32 عنصرا. وهذه الأرقام لها صلة بأقصي عدد من الإلكترونات التي يمكن أن توجد في مدار الذرة لأي عنصر في فترته . وكل فترة بالجدول ، بها العناصر غير متشابهة في الخواص عكس ما هو متبع في المجموعات بالأعمدة . والعناصر التي توجد في نفس المجموعة كالقلوياتalkali والهالوجينات halogensنجد ان عدد الإلكترونات في المدار الخارجي لذراتها متساويا مع رقم المجموعة . ومجموعة العناصر بين مجموعة 2و مجموعة 3 المعادن الإنتقالية transition metals وهي متشابهة في تكوين مركبات ملونة .ولها تكافؤ مختلف وتستخدم كمواد محفزة catalysts . والعناصر من رقم 58 - 71 تعرف بالعناصر الأرضية النادرة lanthanides وحقيقة كل هذه العناصر ليست بالضرورة أن تكون نادرة في الأرض . لأن عنصر السيريوم أكثر وفرة من أي عنصر آخر واكثر 5 مرات وجودا من الرصاص . لكن كلها فضية وأكثر المعادن تفاعلا .


يعتبر الجدول الدوري للعناصر له أهميته للعلماء وطلاب الكيمياء لدراسة العناصر والخواص الكيماوية والفيزيائية ، وكيفية اختلافها بكل مجموعة به. فمن خلال الجدول يمكن الحدس بخواص عنصر ما ، وكيفية التفاعل مع عنصر آخر . فلو أراد دارس معرفة خواص عنصر كالفرانشيوم francium مثلا ، فيمكنه التعرف عليه من خلال خواص المجموعة 1 . فسيعرف أنه معدن لين يتفاعل بشدة مع الماء أكثر من العنصر الذي فوقه. ولو أراد معرفة مركبات التلليريم tellurium مع الهيدروجين hydrogen.فان العنصرين سيكونان مركب H2Te لأن بقية العناصر في مجموعة التلليريم تكون مركبات مع الهيدروجين كالماء H2Oوكبريتيد الهيدروجين H2S و H2Se.

وأخيرا كان تنظيم جدول مندليف يعتمد علي الوزن الذري في الترتيب التصاعدي والجدول الدوري الحديث يعتمد علي العدد الذري التصاعدي ولكل عنصر عدده الذري ولا يتكرر مع عنصر آخر . لأن العدد الذري هو عدد البروتونات في نواته . وأصبح لكل عنصر رمزه الكيماوي . فالكربون رمزه C والأكسجين رمزه O والكبريت رمزهS والهيدروجين رمزه H والكربون نجد ان عدده الذري 6ووزنه الذري حوالي 12 .​

 

[The Hero]

-الفلزات (المعادن )Metals :

أ- خواصها الفيزيائية( الطبيعية ) : - اللمعان والبريق . - موصلة جيدة للحرارة والكهرباء . - كثافتها عالية . - درجة انصهارها عالية . - يمكن سحبها لأسلاك . - يمكن طرقها لألواح .

ب- خواصها الكيميائية : - تفقد ألكترونات بسهولة . - تتآكل بسرعة . فالجديد يصدأ والفضة تطوس .

2-اللافلزات (اللامعادن) Nonmetals :

أ- خواصها الفيزيائية( الطبيعية ) : صفاتها عكس المعادن - لاتلمع وبدون بريق. - رديئة التوصيل للحرارو والكهرباء ، - هشة تتهشم بسهولة . - لاتسحب لسلاك . - لاتطرق لألواح. - كثافتها قليلة . - درجة الانصهار منخفضة .

ب- الخواص الكيماوية : - تميل لإكتساب الكترونات وحيث أن المعادن تميل لفقدان الكترونات واللامعادن تميل لإكتساب الكترونات . لهذا المعادن واللا معادن يميلان لتكوين مركبات منهما . وهذه المركبات يطلق عليها مركبات أيونية (متاينة) ionic compounds. وعندما يتحد اثنان أو أكثر من اللامعادن تكون مركبات متحدة الذرات a covalent compound.

3-أشباه الفلزات (المعادن) Metalloids : لها خواص المعادن واللامعادن

أ- خواصها الفيزيائية ( الطبيعية ): - صلبة - لامعة أو غير لامعة. - يمكن سحبها لأسلاك . - يمكن طرقها لألواح .

- توصل الحرارة والكهرباء لكن ليس بكفاءة المعادن .​