جدول تناوبی

بر دیوارِ تقریباً هر کلاسِ شیمی در دنیا یک نمودار آویزان است: شبکه‌ای پهن از خانه‌ها که در هر کدام یک نمادِ شیمیایی نوشته شده. شبیهِ تقویمی است با شکلی عجیب، که دو سرش از وسطش بلندتر است. این نمودار جدول تناوبی (periodic table) است. چرا عنصرها در این شکلِ عجیب چیده شده‌اند، و این جدول چه چیزی به ما می‌گوید؟

به ترتیبِ پروتون‌ها

در درس «عنصر: فقط یک جور اتم» دیدیم که تعدادِ پروتون‌های یک اتم تعیین می‌کند که از کدام عنصر است. به این عدد عدد اتمی (atomic number) آن عنصر می‌گویند. عددِ اتمیِ هیدروژن ۱ است، هلیم ۲، کربن ۶ و طلا ۷۹.

جدول تناوبی عنصرها را به ترتیبِ عددِ اتمی می‌چیند، مثلِ روزهای یک ماه در تقویم. این جدول را مثلِ صفحه‌ی یک کتابِ انگلیسی می‌خوانند، از چپ به راست، نه مثلِ کتابی فارسی. از بالا سمتِ چپ با هیدروژن (۱) شروع کنید و در همان ردیف جلو بروید تا به هلیم (۲) برسید. بعد به اولِ ردیفِ بعدی بروید: لیتیم (۳)، بریلیم (۴)، و همین‌طور تا ۱۱۸. در هر خانه معمولاً عددِ اتمی بالای نماد نوشته شده است.

خانواده‌هایی در ستون‌ها

هوشمندیِ جدول در جایی است که هر ردیف تمام می‌شود. ردیف‌ها جوری بریده شده‌اند که عنصرهایی که رفتارِ مشابهی دارند در یک ستون، زیرِ هم، قرار بگیرند، مثلِ اعضای یک خانواده.

ستونِ اولِ سمتِ چپ (بعد از هیدروژن) فلزهایی نرم و براق دارد، مثلِ لیتیم، سدیم و پتاسیم. این‌ها آن‌قدر تند واکنش می‌دهند که وقتی به آب می‌خورند حباب می‌کنند و گاهی حتی شعله‌ور می‌شوند. ستونِ آخرِ سمتِ راست گازهایی دارد مثلِ هلیم، نئون و آرگون، که تقریباً با هیچ چیز واکنش نمی‌دهند. برای همین است که پر کردنِ بادکنکِ جشن با هلیم بی‌خطر است.

پس اگر بدانید یک عنصر چطور رفتار می‌کند، جدول به شما می‌گوید همسایه‌هایش در همان ستون احتمالاً چطور رفتار می‌کنند. این‌که چرا عنصرهای یک ستون شبیهِ هم‌اند، داستانِ سطحی بالاتر است.

جاهای خالی که پر شدند

اولین جدول را در سالِ ۱۸۶۹ شیمی‌دانی روس به نامِ دمیتری مندلیف کشید. او نامِ هر عنصری را که می‌شناخت روی کارتی نوشت و کارت‌ها را آن‌قدر جابه‌جا کرد که عنصرهای شبیه به هم زیرِ هم قرار گرفتند. بعضی جاها پر نمی‌شد، پس آن‌ها را خالی گذاشت. گفت این جاهای خالی مالِ عنصرهایی است که هنوز کسی پیدایشان نکرده، و حتی توضیح داد که چه ویژگی‌هایی خواهند داشت. در سالِ ۱۸۷۵ یکی از آن‌ها پیدا شد، فلزی که امروز گالیم نام دارد، و ویژگی‌هایش خیلی به توصیفِ او نزدیک بود. بعد جاهای خالیِ دیگرش هم پر شدند. آن‌وقت بود که دنیا جدولِ او را جدی گرفت.

تصویر: دمیتری مندلیف در حالِ چیدنِ کارت‌های عنصرها (تصویرسازی).

در خانه امتحان کنید

1. بیست عنصرِ اول را روی بیست کارتِ کوچک بنویسید: ⁦H, He, Li, Be, B, C, N, O, F, Ne, Na, Mg, Al, Si, P, S, Cl, Ar, K, Ca⁩، و روی هر کدام عددِ اتمی‌اش را هم بنویسید (از ۱ تا ۲۰).
2. کارت‌ها را به ترتیب، مثلِ خودِ جدول از چپ به راست، در ردیف‌هایی بچینید: ۲ کارت در ردیفِ اول (⁦H⁩ آخرِ سمتِ چپ و ⁦He⁩ آخرِ سمتِ راست)، بعد ۸ کارت، بعد ۸ کارت، و بعد ۲ کارتِ آخر.
3. ستون‌ها را از بالا به پایین نگاه کنید. ⁦Li⁩، ⁦Na⁩ و ⁦K⁩ زیرِ هم می‌افتند. ⁦He⁩، ⁦Ne⁩ و ⁦Ar⁩ هم همین‌طور.

واژه‌های این درس

• جدول تناوبی (periodic table) - نموداری از همه‌ی عنصرها به ترتیبِ عددِ اتمی، که در آن عنصرهایی که رفتارِ مشابهی دارند در یک ستون‌اند
• عدد اتمی (atomic number) - تعدادِ پروتون‌های اتمِ یک عنصر

ایده‌ی اصلی

جدول تناوبی همه‌ی عنصرها را به ترتیبِ عددِ اتمی‌شان می‌چیند، یعنی تعدادِ پروتون‌های اتم‌هایشان. ردیف‌هایش جوری بریده شده‌اند که عنصرهایی که رفتارِ مشابهی دارند در یک ستون بنشینند.