اعتمدت على الملف المرفق:

اعتمدت على الملف المرفق:
تم استخراج صور الدرس وتسميتها هنا: [تحميل صور درس تطور الجدول الدوري الحديث](sandbox:/mnt/data/صور_درس_تطور_الجدول_الدوري_الحديث.zip)

ملاحظة: الملف المرفق يحتوي على صفحات الدرس من صفحة 50 إلى صفحة 57.

الصور المستخرجة وتسميتها

• صفحة50_الجدول_2_1_جدول_لافوازييه_للمواد_البسيطة.png
• صفحة51_الشكل_2_1_قانون_الثمانيات_لنيو_لاندز.png
• صفحة51_الشكل_2_2_النسخة_الأولى_لجدول_مندليف_1869.png
• صفحة52_الجدول_2_2_المساهمات_في_تصنيف_العناصر.png
• صفحة52_مفردات_أصل_كلمة_Periodic_الدورية.png
• صفحة52_الشكل_2_3_بيانات_مربع_العنصر_في_الجدول_الدوري.png
• صفحة53_الشكل_2_4_استخدام_الماغنسيوم_في_الحاسب_المحمول.png
• صفحة54_الشكل_2_5_الجدول_الدوري_للعناصر_الجزء_الأيمن.png
• صفحة55_الشكل_2_5_الجدول_الدوري_للعناصر_الجزء_الأيسر.png
• صفحة56_مختبر_حل_المشكلات_تحليل_التدرج_في_خواص_العناصر.png
• صفحة56_مفردات_الاستخدام_العلمي_والشائع_للموصلات.png
• صفحة57_الشكل_2_6_سمكة_آلية_من_السيليكون.png
• صفحة57_التقويم_2_1_الخلاصة_والأسئلة.png

---

تفريغ درس: تطور الجدول الدوري الحديث

صفحة 50

2-1

تطور الجدول الدوري الحديث

Development of the Modern Periodic Table

الأهداف

• تتبع مراحل تطور الجدول الدوري.
• تعرف الملامح الرئيسة في الجدول الدوري.

مراجعة المفردات

العدد الذري: عدد البروتونات في الذرة.

المفردات الجديدة

• التدرج في الخواص
• المجموعات
• الدورات
• العناصر الممثلة
• العناصر الانتقالية
• الفلزات
• الفلزات القلوية
• الفلزات القلوية الأرضية
• الفلزات الانتقالية
• الفلزات الانتقالية الداخلية
• سلسلة اللانثانيدات
• سلسلة الأكتينيدات
• اللافلزات
• الهالوجينات
• الغازات النبيلة
• أشباه الفلزات

الفكرة الرئيسية

لقد تطور الجدول الدوري للعناصر تدريجيًا مع الوقت باكتشاف العلماء طرائق أكثر فائدة في تصنيف العناصر ومقارنتها.

الربط مع الحياة

قد تبدو عملية التسوق إذا أردت شراء بعض الفاكهة وقد اختلط التفاح بالكمثرى بالبرتقال بالخوخ في سلة واحدة؟ لذا، من هنا تتضح أهمية تصنيف الأشياء حسب خواصها. لذا يصنف العلماء العناصر المختلفة حسب خواصها في الجدول الدوري.

---

تطور الجدول الدوري

Development of the Periodic Table

قام العالم الفرنسي أنطوان لافوازييه Lavoisier في أواخر القرن الثامن عشر 1743-1794م بتجميع العناصر المختلفة المعروفة آنذاك في قائمة واحدة، وتحوي هذه القائمة المتضمنة في الجدول 2-1 على 33 عنصرًا موزعة على 4 فئات.

اقترح الكيميائي الإنجليزي جون نيولاندز John Newlands عام 1864م مخططًا تنظيميًا للعناصر؛ فقد لاحظ أن الخواص تتكرر عند ترتيبها تصاعديًا وفق تسلسل الكتل الذرية لكل ثمانية عناصر. ويسمى هذا النمط بالدورية؛ لأنه يتكرر بالنمط نفسه.

ولقد قام نيولاندز بتسمية هذه العلاقة الدورية بقانون الثمانيات. ويوضح الشكل 2-1 طريقة نيولاندز في ترتيب 14 عنصرًا كانت معروفة في وقته في أعمدة مكونة من سبعة عناصر. وقد واجه قانون الثمانيات معارضة، لأنه لا يمكن تطبيقه على العناصر المعروفة جميعها آنذاك.

كما أن العلماء لم يتقبلوا كلمة الثمانيات. وعلى الرغم من أن القانون لم يحظ بموافقة الجميع، إلا أنه مع مرور بعض السنوات بدا جليًا أن نيولاندز كان على صواب؛ إذ تتكرر خواص العناصر بشكل دوري كل ثمانية عناصر.

الجدول 2-1

جدول لافوازييه للمواد البسيطة

الصورة التابعة: صفحة50_الجدول_2_1_جدول_لافوازييه_للمواد_البسيطة.png

| الفئة | المواد المذكورة |
| --------------- | ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- |
| الغازات | الضوء، الحرارة، الأكسجين، النيتروجين، الهيدروجين |
| الفلزات | الإثمد، الفضة، الزرنيخ، البزموت، الكوبالت، النحاس، الحديد، المنجنيز، الزئبق، الموليبدنيوم، النيكل، الذهب، البلاتين، الرصاص، التنجستين، الخارصين الزنك |
| اللافلزات | الكبريت، الفوسفور، الكربون، حمض الهيدروكلوريك، حمض الهيدروفلوريك، حمض البوريك |
| العناصر الأرضية | الطباشير، المغنيسيا، أكسيد المغنسيوم، الباريت، الصلصال، السليكا، أكسيد السليكون |

---

صفحة 51

ماير ومندليف

Meyer and Mendeleev

في عام 1869م قام كل من الكيميائي الألماني لوثر ماير 1830-1895م، والكيميائي الروسي ديمتري مندليف 1834-1907م، بتقديم الدليل على العلاقة بين العدد الكتلي للعناصر وخواصها. وقد حظي مندليف بسمعة أكثر من ماير؛ حيث قام بنشر دراسته أولًا.

لاحظ مندليف، كما لاحظ نيولاندز قبل عدة سنوات، أنه عند ترتيب العناصر تصاعديًا وفق كتلها الذرية فإن خواصها تتكرر وفق نمط دوري. وقام بتشكيل الجدول الدوري بترتيب العناصر تصاعديًا وفق كتلها الذرية في أعمدة تحتوي العناصر المتشابهة في خواصها.

وقد لاقى جدول مندليف، كما في الشكل 2-2، قبولًا واسعًا؛ حيث أمكنه توقع وجود عناصر لم تكتشف بعد وتحديد خواصها، كما ترك مندليف أماكن شاغرة في الجدول للعناصر التي اعتقد أنها ستكتشف بعد. وقد تمكن مندليف من خلال ملاحظة أنماط التغير في خواص العناصر المعروفة من توقع خواص العناصر التي سيتم اكتشافها، ومنها السكانديوم والجاليوم والجرمانيوم.

موزلي

Moseley

لم تكن جداول مندليف صحيحة تمامًا؛ فبعد اكتشاف العدد من العناصر الجديدة، وتحديد الكتل الذرية للعناصر المعروفة بدقة أكبر، بدأ واضحًا أن بعض العناصر لم توضع في مكانها الصحيح في الجدول. إذ إن ترتيب العناصر وفق كتلها الذرية أدى إلى وضع بعض العناصر في مجموعات لعناصر ذات خواص مختلفة عنها.

فقام الكيميائي الإنجليزي هنري موزلي 1887-1915م في عام 1913م بتحديد سبب هذه المشكلة؛ إذ اكتشف أن ذرات كل عنصر تحتوي على عدد فريد من البروتونات في أنويتها. ورتب العناصر في الجدول الدوري تصاعديًا وفق أعدادها الذرية. وقد نتج عن ترتيب موزلي للعناصر وفق عددها الذري أنماط أكثر وضوحًا في تدرج خواصها.

ويعرف تكرار الخواص الكيميائية والفيزيائية عند ترتيب العناصر تصاعديًا وفق أعدادها الذرية بتدرج الخواص.

ماذا قرأت؟

قارن بين طريقة كل من مندليف وموزلي في ترتيب العناصر.

الشكل 2-1

الصورة التابعة: صفحة51_الشكل_2_1_قانون_الثمانيات_لنيو_لاندز.png

لاحظ جون نيولاندز أن خواص العناصر تتكرر كل 8 عناصر.

الشكل 2-2

الصورة التابعة: صفحة51_الشكل_2_2_النسخة_الأولى_لجدول_مندليف_1869.png

قام مندليف في النسخة الأولى للجدول الذي نشره عام 1869م بترتيب العناصر ذات الخواص الكيميائية المتشابهة أفقيًا. وقد ترك أماكن فارغة للعناصر التي لم تكن قد اكتشفت في ذلك الوقت.

---

صفحة 52

يلخص الجدول 2-2 مساهمات كل من نيولاندز وماير ومندليف وموزلي في تطوير الجدول الدوري. وأصبح هذا الجدول من أهم الأدوات التي يستخدمها الكيميائيون. ويعد الجدول الدوري مرجعًا مهمًا لفهم خواص العناصر، والتنبؤ بها وتنظيم المعلومات المتعلقة بالتركيب الذري.

الجدول 2-2

المساهمات في تصنيف العناصر

الصورة التابعة: صفحة52_الجدول_2_2_المساهمات_في_تصنيف_العناصر.png

| العالم | المساهمات |
| ------------------------ | ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ |
| جون نيولاندز 1837-1898م | رتب العناصر تصاعديًا وفق الكتل الذرية. لاحظ تكرار خواص العناصر لكل ثمانية عناصر. وضع قانون الثمانيات. |
| لوثر ماير 1830-1895م | أثبت وجود علاقة بين الكتل الذرية وخواص العناصر. رتب العناصر تصاعديًا وفق الكتل الذرية. |
| ديمتري مندليف 1834-1907م | أثبت وجود علاقة بين الكتل الذرية وخواص العناصر. رتب العناصر تصاعديًا وفق الكتل الذرية. تنبأ بوجود عناصر غير مكتشفة، وحدد خواصها. |
| هنري موزلي 1887-1915م | اكتشف أن العناصر تحتوي على عدد فريد من البروتونات سماه العدد الذري. رتب العناصر تصاعديًا وفق العدد الذري، مما نتج عنه نموذج لدورية خواص العناصر. |

مفردات

أصل الكلمة

الصورة التابعة: صفحة52_مفردات_أصل_كلمة_Periodic_الدورية.png

Periodic الدورية
جاءت الكلمة periodos من أصل لاتيني وتعني الطريق الدائري.

---

الجدول الدوري الحديث

The Modern Periodic Table

يتكون الجدول الدوري الحديث من مجموعة مربعات، يحتوي كل مربع على اسم العنصر ورمزه وعدده الذري وكتلته الذرية. ويوضح الشكل 2-3 أحد هذه المربعات.

وترتب المربعات تصاعديًا وفق العدد الذري في سلسلة من الصفوف والأعمدة. تعرف الأعمدة الرأسية في الجدول الدوري بالمجموعات أو العائلات، وتعرف صفوفه الأفقية بالدورات.

ويوضح الشكل 2-5 الجدول الدوري للعناصر.

ماذا قرأت؟

عرف المجموعات والدورات.

الشكل 2-3

الصورة التابعة: صفحة52_الشكل_2_3_بيانات_مربع_العنصر_في_الجدول_الدوري.png

تحتوي المربعات في الجدول الدوري على اسم العنصر والرمز الكيميائي والعدد الذري والكتلة الذرية وحالة المادة.

---

صفحة 53

يحتوي الجدول الدوري الحديث على سبع دورات بدءًا من الهيدروجين في الدورة الأولى. وقد رُقمت المجموعات من 1 إلى 18. فمثلًا تحتوي الدورة الرابعة على البوتاسيوم والكالسيوم، في حين يوجد السكانديوم Sc في العمود الثالث من اليسار، أي في المجموعة الثالثة. ويوجد الأكسجين في المجموعة 16.

وكما أن لعناصر المجموعات 1 و2 و13 إلى 18 الكثير جدًا من الخواص الفيزيائية والكيميائية، لذلك يشار إليها بعناصر المجموعات الرئيسة. أما العناصر في المجموعات من 3 إلى 12 بالعناصر الانتقالية. كما تصنف العناصر إلى فلزات ولافلزات وأشباه فلزات.

الفلزات

تسمى العناصر التي تكون ملساء ولامعة وصلبة في درجة حرارة الغرفة وجيدة التوصيل للحرارة والكهرباء بالفلزات. ويمتاز معظمها بأنه قابل للطرق والسحب؛ إذ يمكن تحويلها إلى صفائح رقيقة، وسحبها إلى أسلاك رفيعة.

ومعظم العناصر الممثلة والعناصر الانتقالية فلزات. وإذا نظرت إلى عنصر البورون B في العمود 13، شاهدت خطًا متعرجًا يفصل إلى اليمين. يقع معظم اللافلزات عن يمين الخط، ومعظم الفلزات عن اليسار في الجدول الدوري. وقد مثلت الفلزات بالمربعات ذات اللون الأزرق في الشكل 2-5.

الفلزات القلوية

العناصر عن يسار الجدول جميعها فلزات إلا الهيدروجين، وتسمى عناصر المجموعة 1، ما عدا الهيدروجين، الفلزات القلوية. ونظرًا إلى شدة نشاطها فهي غالبًا لا تكون موجودة في الطبيعة على هيئة مركبات مع عناصر أخرى. ومن الفلزات القلوية الشائعة الصوديوم Na، وهو أحد مكونات ملح الطعام، والليثيوم Li المستخدم في البطاريات.

الفلزات القلوية الأرضية

توجد الفلزات القلوية الأرضية في المجموعة 2، وهي أيضًا سريعة التفاعل. ويعد عنصر الكالسيوم Ca والماغنسيوم Mg من الفلزات المفيدة لصحة الجسم، وهما من الفلزات القلوية الأرضية. والماغنسيوم صلب، ووزنه خفيف نسبيًا، لذا يستخدم في تصنيع الأجهزة الإلكترونية، ومنها الحواسيب المحمولة، كما في الشكل 2-4.

الشكل 2-4

الصورة التابعة: صفحة53_الشكل_2_4_استخدام_الماغنسيوم_في_الحاسب_المحمول.png

لأن الماغنسيوم خفيف وقوي يستخدم في تصنيع الأجهزة الإلكترونية. فمثلًا الإطار الخارجي لهذا الحاسب الآلي المحمول مصنوع من الماغنسيوم.

---

صفحة 54

الشكل 2-5

الجدول الدوري للعناصر

الصورة التابعة: صفحة54_الشكل_2_5_الجدول_الدوري_للعناصر_الجزء_الأيمن.png

توضح الصفحة جزءًا من الجدول الدوري للعناصر، وفيه تظهر مجموعات من العناصر مرتبة حسب أعدادها الذرية، مع بيان اسم العنصر ورمزه وعدده الذري وكتلته الذرية وحالة المادة.

مفتاح الألوان في الشكل

| اللون | الدلالة |
| ----- | ------- |
| أزرق | فلز |
| أخضر | شبه فلز |
| أصفر | لا فلز |

المجموعات الظاهرة في الصفحة

تظهر في الصفحة مجموعات من الجدول الدوري تشمل أجزاء من المجموعات 10، 11، 12، 13، 14، 15، 16، 17، 18، إضافة إلى جزء من سلسلتي اللانثانيدات والأكتينيدات.

---

صفحة 55

الشكل 2-5

الجدول الدوري للعناصر

الصورة التابعة: صفحة55_الشكل_2_5_الجدول_الدوري_للعناصر_الجزء_الأيسر.png

تستكمل الصفحة عرض الجدول الدوري للعناصر، وتوضح طريقة قراءة الجدول وتنظيمه.

البيانات الموضحة في مربع العنصر

مثال: الهيدروجين Hydrogen

• الاسم
• العدد الذري
• الرمز
• الكتلة الذرية
• حالة المادة

رموز حالة المادة في الجدول

| الرمز | الدلالة |
| ----- | ------- |
| بالون | غاز |
| قطرة | سائل |
| مربع | جامد |
| دائرة | مصنّع |

الرموز الثلاثة العليا تدل على حالة العنصر في درجة حرارة الغرفة، بينما يدل الرمز الرابع على العناصر المصنعة.

ملاحظات الشكل

• العناصر في كل عمود تدعى مجموعة، ولها خواص كيميائية متشابهة.
• صفوف العناصر الأفقية تدعى دورات، وتبدأ الدورة الأولى من اليسار إلى اليمين في كل دورة.
• الرقم المحاط بقوسين هو العدد الكتلي للنظير الأطول عمرًا للعنصر.
• يدل السهم على المكان الذي يجب أن توضع فيه هذه العناصر في الجدول، لقد تم نقلها إلى أسفل الجدول توفيرًا للمكان.
• تظهر في أسفل الجدول سلسلة اللانثانيدات وسلسلة الأكتينيدات.

---

صفحة 56

مختبر حل المشكلات

تحليل التدرج في خواص العناصر

الصورة التابعة: صفحة56_مختبر_حل_المشكلات_تحليل_التدرج_في_خواص_العناصر.png

عنصر الفرانسيوم: هل هو صلب أم سائل أم غاز؟

اكتشف الفرانسيوم في عام 1939م إلا أن مندليف تنبأ بوجوده عام 1870م. ويعد الفرانسيوم أقل العناصر الـ 101 الأولى استقرارًا؛ فعمر النصف لنظيره الأكثر استقرارًا 22 دقيقة. في ضوء ما تعرفه عن خواص الفلزات القلوية الأخرى تنبأ بخواص عنصر الفرانسيوم.

التحليل

اعتمادًا على طريقة ديمتري مندليف في توقع خواص العناصر غير المكتشفة، استخدم المعلومات الخاصة بخواص الفلزات القلوية لاستنباط طريقة لتحديد خواص عنصر الفرانسيوم.

بيانات الفلزات القلوية

| العنصر | درجة الانصهار °C | درجة الغليان °C | نصف القطر pm |
| ---------- | ---------------: | --------------: | -----------: |
| الليثيوم | 180.5 | 1347 | 152 |
| الصوديوم | 97.8 | 897 | 186 |
| البوتاسيوم | 63.3 | 766 | 227 |
| الروبيديوم | 39.31 | 688 | 248 |
| السيزيوم | 28.4 | 674.8 | 248 |
| الفرانسيوم | ؟ | ؟ | ؟ |

التفكير الناقد

• استنبط نمط التغير في كل خاصية واردة في الجدول، بحيث يمكنك استقراء القيم الخاصة بعنصر الفرانسيوم، مسترشدًا بقانون تدرج الخواص.
• توقع ما إذا كان عنصر الفرانسيوم صلبًا أم سائلًا أم غازًا؟ وكيف يمكن دعم هذا التوقع؟
• استدل أي عمود من أعمدة البيانات يظهر أكثر احتمالًا للخطأ في التوقع؟ اشرح ذلك.
• وضح لماذا لا يكفي إنتاج مليون ذرة من عنصر الفرانسيوم في الثانية لإجراء قياسات، مثل قياس الكثافة ودرجة الانصهار؟

---

الفلزات الانتقالية والفلزات الانتقالية الداخلية

تقسم العناصر الانتقالية إلى فلزات انتقالية وفلزات انتقالية داخلية. وتعرف الفلزات الانتقالية الداخلية بسلسلتي اللانثانيدات والأكتينيدات، وتمثلان أزرق فاتح أسفل الجدول الدوري، وتوجد العناصر الانتقالية في المجموعات 3-12.

اللافلزات

توجد اللافلزات في الجزء العلوي الأيمن من الجدول الدوري، وقد تم تمثيلها بالمربعات الصفراء، كما في الشكل 2-5. وغالبًا ما تكون اللافلزات غازات أو مواد صلبة هشة ذات لون داكن، وتعد رديئة التوصيل للحرارة والكهرباء.

أما البروم Br فهو اللافلز الوحيد السائل عند درجة حرارة الغرفة. ويعد الأكسجين أكثر العناصر وفرة في جسم الإنسان، حيث يشكل 65% من كتلته.

وتتألف المجموعة 17 من عناصر شديدة التفاعل تعرف باسم الهالوجينات. وتكون الهالوجينات عادة في صورة مركبات، كما في المجموعتين 1 و2. وتضاف مركبات تحتوي على الفلوريد إلى معجون الأسنان وماء الشرب لحماية الأسنان من التسوس.

وتسمى عناصر المجموعة 18 الخاملة جدًا الغازات النبيلة، وتستخدم في المصابيح الكهربائية وإشارات اللوحات النيون.

مفردات

الاستخدام العلمي والاستعمال الشائع

الصورة التابعة: صفحة56_مفردات_الاستخدام_العلمي_والشائع_للموصلات.png

الموصلات

الاستخدام العلمي: مواد تستطيع نقل الكهرباء، أو الحرارة، أو الصوت. النحاس موصل جيد للحرارة.

الاستعمال الشائع: ما يوصل به الحبل.

---

صفحة 57

الشكل 2-6

الصورة التابعة: صفحة57_الشكل_2_6_سمكة_آلية_من_السيليكون.png

قام العلماء المهتمون بتطوير تقنيات النانو بصنع غواصة آلية صغيرة بحجم سمكة قادرة تمامًا على السباحة. وصنع جسم الغواصة الآلية من راتنج السيليكون الذي يصبح لينًا في الماء.

---

أشباه الفلزات

تعرف العناصر في المربعات الخضراء على جانبي الخط المتعرج في الشكل 2-5 بأشباه الفلزات. ولأشباه الفلزات خواص فيزيائية وكيميائية مشابهة للفلزات واللافلزات معًا.

فالسيليكون Si أو الجرمانيوم Ge من أشباه الفلزات المهمة المستخدمة بكثرة في صناعة رقائق الحاسوب والخلايا الشمسية. كما يستخدم السيليكون في الجراحة التجميلية والتطبيقات التي تحاكي الواقع، كما في الشكل 2-6.

ويمكنك الرجوع إلى دليل العناصر الكيميائية في نهاية هذا الكتاب لمعرفة المزيد عن مختلف مجموعات العناصر.

---

التقويم 2-1

الخلاصة

الصورة التابعة: صفحة57_التقويم_2_1_الخلاصة_والأسئلة.png

الخلاصة

• تم ترتيب العناصر قديمًا في الجدول الدوري وفق كتلها الذرية تصاعديًا، مما نجم عنه وضع بعض العناصر في غير أماكنها، وقد تم ترتيبها لاحقًا وفقًا لتزايد أعدادها الذرية.
• تتدرج الخواص الفيزيائية والكيميائية للعناصر عند ترتيبها تصاعديًا حسب أعدادها الذرية.
• ترتب العناصر في الجدول الدوري في دورات، صفوف، ومجموعات، أعمدة، وتقع العناصر المتشابهة في خواصها في المجموعة نفسها.
• تصنف العناصر إلى فلزات، ولافلزات، وأشباه فلزات.

أسئلة التقويم 2-1

• الفكرة الرئيسية: صف التطور في الجدول الدوري الحديث، واذكر مساهمات كل من لافوازييه، ونيو لاندز، ومندليف، وموزلي في ذلك.
• ارسم مخططًا مبسطًا للجدول الدوري، وأشر إلى مواقع الفلزات واللافلزات وأشباه الفلزات.
• صف الخصائص العامة للفلزات واللافلزات وأشباه الفلزات.
• حدد أي العناصر الآتية عناصر ممثلة، وأيها عناصر انتقالية؟

a. ليثيوم Li
b. لورنسيوم Lr
c. بروميثيوم Pm
d. كربون C

• قارن: اكتب اسمي عنصرين لهما خصائص مشابهة لكل من:

a. الفلور
b. الباريوم Ba
c. الحديد Fe

• قارن: استنادًا إلى الجدول الدوري الحديث، ما العنصر الذي تكون قيمة الكتلة الذرية لكل منها أقل من ضعف عدده الذري؟
• تفسير البيانات: تخطط شركة لتصنيع جهاز إلكتروني، ما يتطلب استخدام عنصر له خواص كيميائية شبيهة بالسليكون Si أو الرصاص Pb، والكتلة الذرية له أكبر من كتلة الكبريت S، ولكنها أقل من كتلة الكادميوم Cd. استخدم الجدول الدوري لتحديد العنصر الذي يمكن أن تستخدمه الشركة.