عنصر چیست؟

عنصر
۳۱ خرداد
46+

در دانش شیمی، به ماده‌ای گفته می‌شود که اتم‌های آن تعداد پروتون‌های برابر در هسته‌ی خود داشته باشند. گاهی نیز برای سادگی، به عنصر شیمیایی صرفاً عنصر گفته می‌شود. به تعداد پروتون‌های درون هستهٔ یک اتم، عدد اتمی گفته می‌شود. به عنوان مثال، تمام اتم‌هایی که ۶ عدد پروتون در هستهٔ خود داشته باشند، عنصر شیمیایی کربن هستند. هم‌چنین تمام اتم‌هایی که تعداد پروتون‌های درون هستهٔ آن‌ها ۹۲ عدد باشد، عنصر اورانیوم به شمار می‌روند.آستاتین کمیاب ترین فلز جهان است . هم اکنون تعداد عناصر شیمیایی در جدول تناوبی حدود ۱۱۵ عنصر برآورد می‌شود که ۹۱ عنصر در طبیعت یافت می شود و بقیه به طور مصنوعی در ازمایشگاه ساخته می شوند. فهرست عناصر بر پایه نام، علامت اختصاری و عدد اتمی موجود است. شکل زیر جدول تناوبی عناصر شناخته شده را نمایش می‌دهد. هر عنصر با عدد اتمی و علامتهای شیمیایی. عناصر در یک ستون («گروه») از لحاظ شیمیایی مشابه می‌باشند.

یونانیان باستان به این مفهوم رسیده بودند که کل ماده ، از تعداد محدودی مواد ساده که آنها را عمنصر می‌نامیدند، ترکیب یافته است. یونانیان ، کل ماده موجود در زمین را مشتق از چهار عنصر خاک ، هوا ، آتش و آب می‌دانستند. از آنجا که اجرام آسمانی ، کامل و تغییرناپذیر دانسته می‌شد، آنان جرم فلکی را مرکب از عنصر پنجمی به نام اتر در نظر می‌گرفتند. اتر بعدا به نام quinessence از واژه لاتین به معنی عنصر پنجم معروف شد.

این نظریه یونانی ، قرنها تسلط خود را بر اندیشه‌های علمی حفظ کرد. در سال ۱۶۶۱ ، “رابرت بویل” در کتاب خود زیر عنوان شیمیدان شکاک ، تعریف کاملا جدید برای عنصر ارائه کرد: ««اکنون منظور من از عناصر ، اجسام اولیه و ساده یا کاملا غیر آمیخته ای است که از هیچ گونه اجسام یا از یکدیگر ساخته نشده باشند. آنها اجزای اجسامی هستند که وقتی کاملا با هم آمیخته شوند، فورا با هم ترکیب می شوند و آن اجسام در نهایت به این اجزا تجزیه می‌شوند.

بویل برای مشخص کردن این مواد خامی که عنصر می‌نامیدند، اقدامی نکرد. اما او تاکید می‌کرد که دلیل وجود این عناصر ، همچنین تشخیص آنها موکول به آزمایش شیمیایی است. مفهومی که بویل از عنصر شیمیایی بدست آورده بود، در سده بعد بوسیله “آنتوان لاوازیه” به نحوی پابرجا استقرار یافت. لاوازیه ماده ای را به عنوان عنصر پذیرفت که به مواد ساده تری تجزیه نشود. علاوه بر این ، او نشان داد که یک ماده مرکب از اتحاد عناصر تولید می‌شود. لاوازیه ۲۳ عنصر را بدرستی مشخص کرد  گرچه او نور ، گرما و چند ماده مرکب ساده را پیوست فهرست خود کرده بود.

هر عنصر ، بنابر موافقت بین‌المللی ، با یک نماد شیمیاییی نشان داده می‌شود. غالب این نمادها ، مرکب از یک یا دو حرف است. نمادهای سه‌حرفی برای غالب عناصری که اخیرا کشف و از طریق واکنشهای هسته‌ای تهیه شده‌اند، بکار برده می‌شوند.

جدول تناوبی عناصر

جدول تناوبی عنصرهای شیمیایی‏، نمایشی از عنصرهای شیمیایی شناخته شده‌است که بر اساس ساختار الکترونی مرتب گردیده‌است به‌گونه‌ای که بسیاری از ویژگی‌های شیمیایی عنصرها به صورت منظم در طول جدول تغییر می‌کنند.

جدول اولیه بدون اطلاع از ساختار داخلی اتم‌ها ساخته شد: اگر عناصر را بر حسب جرم اتمی آنها مرتب نمائیم، و آنگاه نمودار خواص معین دیگر آنها را بر حسب جرم اتمی رسم نمائیم، می‌توان نوسان یا تناوب این خواص را بصورت تابعی از جرم اتمی مشاهده نمود. نخستین کسی که توانست این نظم را مشاهده نماید، یک شیمیدان آلمانی به نام یوهان ولفگانگ دوبراینر بود. او متوجه تعدادی تثلیث از عناصر مشابه شد:

نمونه تثلیث‌ها
عنصرجرم اتمیچگالی
Cl۳۵٫۵۱٫۵۶ g/L
Br۷۹٫۹۳٫۱۲ g/L
I۱۲۶٫۹۴٫۹۵ g/L
Ca۴۰٫۱۱٫۵۵ g/cm۳
Sr۸۷٫۶۲٫۶ g/cm۳
Ba۱۳۷۳٫۵ g/cm۳

و به دنبال او، شیمیدان انگلیسی جان نیولندز متوجه گردید که عناصر از نوع مشابه در فاصله‌های هشت تایی یافت می‌شوند، که آنها را با نت‌های هشتگانه موسیقی شبیه نمود، هرچند که قانون نت‌های او مورد تمسخر معاصرین او قرار گرفت. سرانجام شیمیدان آلمانی لوتار مَیر و شیمیدان روسی دمیتری مندلیف تقریباً بطور هم‌زمان اولین جدول تناوبی را، با مرتب نمودن عناصر بر حسب جرمشان، توسعه دادند (ولی مندلیف تعداد کمی از عناصر را خارج از ترتیب صریح جرمی، برای تطابق بهتر با خواص همسایگانشان رسم نمود – این کار بعدها با کشف ساختار الکترونی عناصر در اواخر صده نوزدهم و آغاز صده بیستم توجیه گردید).

فهرست عناصر بر پایه نام، علامت اختصاری و عدد اتمی موجود است. شکل زیر جدول تناوبی عناصر شناخته شده را نمایش می‌دهد. هر عنصر با عدد اتمی و علامتهای شیمیایی. عناصر در یک ستون («گروه») از لحاظ شیمیایی مشابه می‌باشند.

تعداد لایه الکترون در یک اتم تعیین کننده ردیفی است که در آن قرار می‌گیرد. هر لایه به زیرلایه‌های متفاوتی تقسیم می‌شود، که هر اندازه عدد اتمی افزایش می‌یابد، این لایه‌ها به ترتیبی که در جدول آمده‌است پر می‌شوند.

از آنجائیکه الکترونهای خارجی‌ترین لایه، خواص شیمیایی را تعیین می‌نمایند، این لایه‌ها در میان گروهای یکسان مشابه‌اند.عناصر همجوار با یکدیگر در یک گروه، علیرغم اختلاف مهم در جرم، دارای خواص فیزیکی مشابه هستند. عناصر همجوار با یکدیگر در یک ردیف دارای جرم‌های مشابه ولی خواص متفاوت هستند.

برای مثال، عناصر بسیار نزدیک به نیتروژن (N) در ردیف دوم کربن(C) و اکسیژن(O) هستند. علیرغم تشابه آنها در جرم (که بصورت ناچیزی در واحد جرم اتمی تفاوت دارند)، دارای خواص بینهایت متفاوتی هستند، همانطور که با بررسی فرمهای دیگر می‌توان ملاحظه نمود: اکسیژن دو اتمی یک کاز است که سوختن را تشدید می‌نماید، نیتروژن دو اتمی یک گاز است که سوختن را تشدید نمی‌کند، و کربن یک جامد است که می‌تواند سوزانده شود(بله، می‌توان الماس را سوزاند!).

در مقایسه، عناصر بسیار نزدیک به کلر (Cl) در گروه یکی مانده به آخر در جدول (هالوژن‌ها) فلوئور(F) و برم(Br) هستند. علیرغم تفاوت فاحش جرم آنها در گروه، فرمهای دیگر آنها دارای خواص بسیار مشابه هستند: آنها بسیار خورنده (بدین معنی که تمایل خوبی برای ترکیب با فلزات، برای تشکیل نمک هالاید فلز)؛ کلر و فلوئور گاز هستند، درحالیکه برم یک مایع با تبخیر بسیار کم است؛ کلر و برم بسیار رنگی هستند.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

*

code