جدول تناوبی چیست؟ آموزش کامل جدول مندلیف + PDF فارسی

جدول تناوبی عناصر (Periodic Table) بنیادی‌ترین ابزار در علم شیمی برای دسته‌بندی تمامی مواد موجود در جهان است. اگرچه در میان عموم مردم و شیمی‌دانان این جدول اغلب با نام جدول مندلیف شناخته می‌شود اما باید توجه داشت که جدول امروزی یک نسخه بسیار دقیق‌تر و تکامل‌یافته از طرح اولیه‌ی دیمیتری مندلیف است؛ در واقع مندلیف شروع‌کننده این مسیر بود اما دانش شیمی مدرن با تغییر مبنای چیدمان از وزن اتمی به عدد اتمی (تعداد پروتون‌ها در هسته) نظم بسیار دقیق‌تری به آن بخشیده است.

در ساختار امروزی ۱۱۸ عنصر شناخته‌شده بر اساس عدد اتمی و ویژگی‌های شیمیایی مشترک در قالب ۱۸ گروه (ستون‌های عمودی) و ۷ دوره (ردیف‌های افقی) سازماندهی شده‌اند. این نظم ساختاریافته به ما اجازه می‌دهد که نه تنها خواص عناصر را تحلیل کنیم و بشناسیم بلکه رفتار واکنش‌های شیمیایی را نیز پیش‌بینی کنیم.

در ادامه این مقاله از مدارس سلام با بررسی عمیق‌تر این ساختار به شما کمک می‌کنیم تا گروه‌ها و دوره‌های جدول تناوبی را به شکلی کاربردی بشناسید و تسلط خود را بر این نقشه راه دنیای شیمی افزایش دهید.

جدول تناوبی چیست؟

جدول تناوبی یک فهرست از همه عناصر شیمیایی شناخته شده (یعنی مواد شیمیایی که نمی‌توانند به مواد ساده‌تر تفکیک شوند) است. ۹۲ عدد از این عناصر به طور طبیعی در زمین یافت می‌شود. اصطلاح تناوب نیز به معنای الگوی تکرار شونده است و جدول تناوبی عناصر را بر اساس الگوی تکرار شونده‌ای از خواص شیمیایی مشترک مرتب می‌کند.

در جدول تناوبی، ۱۱۸ عنصر شیمیایی در ۱۸ گروه (ستون عمودی) و ۷ دوره (ردیف افقی) قرار گرفته‌اند. همچنین همانطور که گفتیم عناصر هر گروه معمولا ویژگی‌های شیمیایی مشابهی دارند.

جدول تناوبی یکی از پایه‌ای‌ترین ابزارها در شیمی است و در آموزش‌های شیمی مدرسه، حل تست‌های کنکور و مطالعه شیمی دانشگاهی برای درک سریع خواص عناصر، مقایسه و پیش‌بینی رفتار شیمیایی آن‌ها استفاده می‌شود.

تاریخچه جدول مندلیف

اولین کسی که به الگوهای تکرار شونده یا تناوبی عناصر توجه کرد جان نیولندز بود. او در سال ۱۸۶۴ جدولی از عناصر کشف شده را براساس افزایش جرم اتمی آنها ترسیم کرد و متوجه شد ۸ عنصری که در یک امتداد قرار گرفته‌اند خواص مشابهی دارند. او این پدیده را قانون هشت‌تایی نامید اما از این قانون به خوبی استقبال نشد.

سه سال بعد در سال ۱۸۶۹ دیمیتری مندلیف استاد شیمی روس اولین جدول از چند جدول تناوبی موفق را کامل کرد. مندلیف عناصر شناخته شده را که در آن زمان ۶۴ عنصر بودند برحسب افزایش جرم اتمی مرتب کرد و اینکار را از چپ به راست و در ردیف‌های افقی انجام داد.

مهم‌تر از آن مندلیف هر گاه عنصری را پیدا می‌کرد که از نظر خواص شیمیایی با یک عنصر قبل از آن مشترک بود ردیف جدیدی را ایجاد می‌کرد. در نتیجه هر ستون عمودی شامل عناصری با تعداد یکسان الکترون ظرفیت و خواص شیمیایی مشابهی می‌شد. برای مثال همه عناصری که در ستون اول جدول تناوبی قرار دارند یعنی هیدروژن، لیتیم، سدیم، پتاسیم، روبیدیم، سزیم و فرانسیم با آب واکنش می‌دهند. حتی جالب‌تر اینکه همانطور که از هیدروژن به طرف پایین ستون حرکت می‌کنیم واکنش این عناصر با آب شدیدتر می‌شود و وقتی به سدیم برسیم واکنش انفجاری صورت می‌گیرد.

گسترش جدول تناوبی مندلیف با کشف عناصر بیشتر ادامه یافت. بسیاری از افراد جدول تناوبی را با نام جدول مندلیف می‌شناسند. اما جدول امروزی دقیقا همان نسخه اولیه نیست و طی سال‌ها با کشف عناصر جدید و اصلاح معیارهای قرار گیری عناصر قبلی در جدول، کامل‌تر شده است. شکل اصلی این جدول که امروزه ما می‌شناسیم در اواسط قرن بیستم تهیه شده است. توجه داشته باشید که جدول اتمی مدرن و امروزی بر پایه عدد اتمی تنظیم می‌شود و صرفا بر پایه جرم اتمی نیست. همچنین قانون تناوبی مدرن نیز به عدد اتمی وابسته است.

ساختار جدول تناوبی چگونه است؟

جدول تناوبی جدید از هفت ردیف افقی که تناوب (دوره) نامیده می‌شوند و هجده ستون عمودی (گروه) تشکیل‌شده است. تناوب‌ها یا ردیف‌های جدول اندازه‌های متفاوتی دارند مثلا اولین تناوب فقط شامل دو عنصر هیدروژن و هلیوم است که به طور جداگانه در دو طرف جدول در مکان‌هایی قرار دارند که به ستون هم خانواده آنها مربوط است.

تناوب‌های چهارم و پنجم هر کدام هجده عنصر دارند و ردیف‌های ششم و هفتم تناوب‌های طولانی نامیده می‌شوند و هر کدام شامل ۳۲ عنصر هستند.

توجه داشته باشید که برای نظم بیشتر عناصر در گروه‌های عمودی و ردیف‌های افقی جدول تناوبی به سه دسته کلی تقسیم شده است. در مرکز جدول فلزات هستند که با ویژگی سختی و درخشندگی شناخته می‌شوند و عناصری هستند که قابلیت هدایت الکتریسته و حرارت را دارند. عناصر سمت راست جدول نافلزات هستند. این عناصر اغلب نرم و شکننده اند و هدایت الکتریکی ضعیفی دارند. فلزات و نافلزات به وسیله هشت شبه فلز از هم تفکیک می‌شوند.

شبه فلزات عناصری با خواص حد واسط هستند. هیدروژن در بالای گروه اول تنها عنصری است که می‌تواند به هر دو صورت فلز یا نافلز در گرفته شود.

سال‌ها دانشمندان از ترکیب‌های اعداد مختلف و حروف رومی برای نشان دادن ستون‌ها یا خانواده‌های جدول تناوبی استفاده می‌کردند اما از سال ۱۹۸۶ شیمیدان‌های سراسر جهان با شمارگزاری ساده ستون‌ها از چپ به راست با اعداد ۱ تا ۱۸ موافقت کردند و به‌این ترتیب ساختار جدول تناوبی امروزی شکل گرفت.

گروه و دوره در جدول تناوبی چیست؟

برای دانستن آنکه جدول تناوبی چند گروه دارد یا جدول تناوبی چند دوره دارد، باید بگوییم که گروه‌های جدول تناوبی همان ستون‌های عمودی هستند و عناصر هر گروه معمولا به دلیل شباهت در آرایش الکترونی لایه بیرونی، خواص شیمیایی مشابهی دارند.

دوره های جدول تناوبی نیز ردیف‌های افقی هستند. همچنین با حرکت در طول یک دوره یا پایین رفتن در یک گروه، برخی از ویژگی‌های عناصر به‌صورت منظم تغییر می‌کند.

بلوک‌های s، p، d و f به زبان ساده

در جدول تناوبی، عناصر بر اساس نوع زیرلایه‌ای که آخرین الکترون آن‌ها در آن قرار می‌گیرد به چهار بلوک s، p، d و f تقسیم می‌شوند. این تقسیم‌بندی بیشتر به ساختار الکترونی اتم‌ها مربوط است و به دانش‌آموز کمک می‌کند رفتار عناصر را راحت‌تر درک کند.

از نظر جایگاه در جدول، بلوک s در سمت چپ جدول قرار دارد (مانند گروه‌های ۱ و ۲)، بلوک p در سمت راست جدول دیده می‌شود، بلوک d در بخش میانی جدول است و عناصر آن معمولا فلزات واسطه‌اند. بلوک f نیز در دو ردیف جداگانه در پایین جدول نمایش داده می‌شود.

این تقسیم‌بندی باعث می‌شود عناصر با رفتارهای مشابه در کنار هم قرار بگیرند و فهم الگوهای جدول تناوبی برای دانش‌آموزان ساده‌تر شود.

لانتانیدها و اکتینیدها چرا پایین جدول آمده‌اند؟

بلوک f شامل عناصری است که آخرین الکترون آن‌ها وارد زیرلایه‌های (۴f)  و (۵f)  می‌شود. نخستین زیرلایه‌ای که در این بخش شروع به پر شدن می‌کند ۴f است و این فرایند پس از پر شدن زیرلایه s۶ آغاز می‌شود. از آنجا که زیرلایه f دارای ۷ اوربیتال است، در مجموع می‌تواند ۱۴ الکترون را در خود جای دهد؛ بنابراین در هر ردیف این بلوک حداکثر ۱۴ عنصر قرار می‌گیرند.

عناصر این بخش در جدول تناوبی به صورت دو ردیف جداگانه در پایین جدول نمایش داده می‌شوند که به آن‌ها لانتانیدها (۴f) و اکتینیدها (۵f) گفته می‌شود. این عناصر در واقع ادامه دوره‌های اصلی جدول هستند، اما برای اینکه شکل جدول تناوبی بیش از حد کشیده نشود، آن‌ها را به صورت دو ردیف جداگانه در پایین جدول نمایش می‌دهند. بنابراین جای واقعی این عناصر در میانه جدول است.

گروه‌های مهم و دسته‌بندی عناصر در جدول تناوبی

دسته‌بندی جدول تناوبی بر اساس ویژگی‌های شیمیایی عناصر می‌تواند به شکل زیر باشد:

• فلزات (شامل گروه های اول و دوم و فلزات واسطه)
• نافلزات (شامل هیدروژن و گروه‌های ۱۳ تا ۱۸)
• شبه فلزات (عناصر بور، سیلیسیم، ژرمانیم، آرسنیک، آنتیموان، تلوریم، پلونیم و استاتین)

که در ادامه هر کدام را به‌طور کامل توضیح خواهیم داد.

گروه‌های اصلی جدول تناوبی

برای آنکه به‌طور کامل با گروه‌های اصلی جدول تناوبی و ویژگی‌های آن‌ها آشنا شوید، به جدولی که در ادامه آمده است توجه کنید:

نام گروه	شماره گروه	نمونه عنصر	ویژگی کلی	نکته مهم امتحانی
فلزات قلیایی	۱	فلزات قلیایی از بالا به پایین برحسب افزایش عدد اتمی و جرمی به‌ترتیب عبارت‌اند از: لیتیوم با عدد اتمی ۳، سدیم با عدد اتمی ۱۱، پتاسیم با عدد اتمی ۱۹، روبیدیوم با عدد اتمی ۳۷، سزیوم با عدد اتمی ۵۵ و فرانسیوم با عدد اتمی ۸۷.	فلزات قلیایی معروف‌ به واکنش‌های قوی هستند. حتی با آب نیز شدیدا واکنش نشان می‌دهند، با فلزات دیگر به سرعت ترکیب می‌شوند چون به‌راحتی الکترون‌های آزاد خود را از دست می‌دهند. فلزات قلیایی به شکل خالص‌ در طبیعت یافت نمی‌شوند، بلکه به‌صورت ترکیب در کانی‌های قابل حل در آب وجود دارند.	هیدروژن بالای این ستون قرار دارد اما عضو واقعی فلزات قلیایی نیست؛ زیرا ویژگی های منحصر به فرد آن باعث شده که به هر دو گروه فلزات و نافلزات شبیه باشد.
فلزات قلیایی خاکی	۲	منیزیم، کلسیم	فلزهایی واکنش‌پذیرند، اما از فلزات قلیایی کم‌واکنش‌تر هستند.	دو الکترون لایه ظرفیت دارند و معمولا یون ۲+ می‌سازند.
گروه بور	۱۳	چهار فلز سفید نقره‌ای آلومینیوم، گالیوم، ایندیم و تالیم و شبه فلز سیاه رنگ بُر	اعضای خانواده این عنصر در طبیعت به راحتی با اکسیژن ترکیب می‌شوند و اکسیدهای متفاوتی را می‌سازند. معروف‌ترین ماده از میان ترکیبات این عناصر بردیم بوریک اسید کریستالی سفید رنگ است که در چشمه آب گرم یافت می‌شود و از موارد استفاده آن خاصیت ضدعفونی‌کننده آن است.	بور شبه‌فلز است، ولی بقیه اعضای این گروه بیشتر فلز هستند.
گروه کربن	۱۴	کربن، سیلیکون، ژرمانیوم، قلع و سرب	کربن بنیان همه موجودات زنده را تشکیل می‌دهد. سیلیکون دومین عنصر فراوان است که ترکیب آن با اکسیژن فروانترین عنصر پوسته زمین را می‌سازد. مقادر زیاد قلع و سرب را نیز می‌توان به‌صورت رسوبات کانی پیدا کرد، از این دو عنصر هم به صورت فلز خالص و هم به صورت آلیاژ استفاده می‌شود. در خانواده کربن از بالا به پایین پنج عضو به تدریج از نافلز واقعی به شبه فلز و بعد به فلز تغییر می‌کنند. این تغییر تدریجی در خصوصیات به افزایش جرم اتمی آن‌ها مرتبط است.	به‌جز ژرمانیوم همه این عناصر در طبیعت فراوان هستند. عناصر گروه کربن حد واسطه هستند یعنی نه الکترون از دست میدهند و نه می‌گیرند بلکه آن‌ها را در پیوندهای کووالانسی به اشتراک می‌گذارند‌.
گروه نیتروژن	۱۵	دو نافلز نیتروژن و فسفر، دو شبه فلز آرسنیک و آنتیموان و یک فلز بیسموت	با وجود آنکه پنج عنصر گروه نیتروژن به‌وضوح در بسیاری از حالات با هم اختلاف دارند اما در خصوصیت‌های معینی که بر اساس ساختار اتمی آنهاست مشترک‌اند. این گروه نیز شبیه گروه کربن تمایل دارند که از طریق پیوند کووالانسی با دیگر عناصر الکترون‌های خود را به اشتراک بگذارند.	اعضای خانواده گروه نیتروژن از نظر خصوصیت فیزیکی بیشتر از هر گروه دیگری با هم اختلاف دارند.
کالکوژن‌ها	۱۶	اکسیژن، گوگرد، سلنیم، تلوریم و پولونیم	اکسیژن فروان‌ترین و مهمترین عنصر این خانواده است. این گاز بی‌رنگ، بی‌بو و بی‌مزه برای حیات ضروری است. علاوه بر اکسیژن گوگرد هم عنصری معمولی است و تقریبا با همه عناصر دیگر ترکیب می‌شود. یکی از معروف‌ترین ترکیبات گوگرد هیدروژن سولفید گازی بی‌رنگ است که با بوی تخم مرغ معروف شده است. گوگرد اغلب در چشمه‌های آبگرم و بخارهای کوه آتشفشان وجود دارد.	شبه فلزات سلنیوم و تلوریم به‌مراتب کمیاب‌تر از اکسیژن و گوگرد هستند. عنصر پولونیم نیز اولین بار توسط ماری کوری در سال ۱۸۹۸ کشف شد و در طبیعت از متلاشی شدن عناصر پرتوزای سنگین‌تر مانند اورانیوم به دست می‌آید. همچنین پولونیم بر اثر متلاشی شدن به سرب تبدیل می‌شود.
هالوژن‌ها	۱۷	نافلزات فلوئور، کلر، برم، ید و شبه فلز بسیار نادر آستاتین	هالوژن‌ها واکنش‌پذیرترین خانواده در جدول تناوبی هستند که سریعا با همه عناصر سمت چپ خود در جدول تناوبی ترکیب می‌شوند تا در نهایت به آرایش گازهای نادر سمت راست خود برسند. در واقع هالوژن‌ها به قدری واکنش‌پذیراند که هرگز به شکل خالص در طبیعت یافت نمی‌شوند.	از واکنش بین فلزات و هالوژن‌ها ترکیباتی تحت عنوان نمک‌ها تشکیل می‌شود. که معروف‌ترین آنها سدیم کلرید یا نمک خوراکی است.
گازهای نجیب	۱۸	هلیوم، نئون، آرگون، کریپتون، گزنون و رادون	این عناصر رنگ ندارند، دیده نمی‌شوند، بو یا مزه هم ندارند و حتی بدون تجهیزات مخصوص هم قابل شناسایی نیستند.	مهم‌ترین خصوصیت این عناصر ترکیب نشدن آن‌ها با عناصر دیگر می‌باشد مگر تحت شرایطی خاص.

در میان گروه‌های اصلی جدول، فلزات قلیایی (گروه ۱) وهالوژن‌ها (گروه ۱۷) از واکنش‌پذیرترین عناصر به شمار می‌روند. فلزات قلیایی به‌راحتی یک الکترون از دست می‌دهند و به همین دلیل بسیار فعال‌اند، در حالی‌که هالوژن‌ها تمایل شدیدی به گرفتن یک الکترون دارند و سریع با فلزها ترکیب می‌شوند. در مقابل، گازهای نجیب (گروه ۱۸) پایدارترین گروه جدول هستند، زیرا لایه ظرفیت آن‌ها کامل است و به‌ندرت وارد واکنش شیمیایی می‌شوند.

فلزات، نافلزات و شبه‌فلزات

در حدود سه‌چهارم عناصر کشف شده در دسته فلزات جای می‌گیرند. فلزات قسمت‌های زیادی از همه گرو‌های عمودی به‌جز ستون‌های ۱۶،۱۷ و ۱۸ جدول تناوبی که شامل هالوژن‌ها و گاز‌های نادر هستند را اشغال می‌کنند.

ویژگی اصلی و مهم فلزات توانایی آن‌ها در هدایت الکتریسیته و حرارت است. در بیشتر فلزات الکترون‌های خارجی آزادند و به‌راحتی جدا می‌شوند، در نتیجه جریانی از الکترون‌ها را به وجود می‌آورند که به آن جریان الکتریکی می‌گوییم. فلزاتی که الکترون‌های خارجی آن‌ها آزادتر باشد بهترین رساناهای برق هستند. معمولا فلزات سمت چپ جدول الکترون‌های خود را بسیار آسان‌تر واگذار می‌کنند.

فلزات علاوه بر هادی جریان الکتریسیته بودن قابلیت مفتول شدن (تبدیل شدن به سیم نازک) و چکش‌خواری (با استفاد از چکش یا تحت فشار به اشکال مختلف درآمدن) هم دارند. این خصلت نیز ناشی از از سطح اتمی آنهاست چون اکثر فلزات ساختار بلوری ساده دارند. فلز طلا چکش‌خوارترین و رساناترین عنصر است و با استفاده از ضربه می‌توان آن را به ورقه‌های نازک تبدیل کرد.

نافلزات در گوشه بالایی سمت راست جدول تناوبی جای گرفتند و هرچند تعداد آنها کم است اما بیشتر پوسته کره زمین از آنها ساخته شده است. نافلزات بیشتر اجزای حیاتی موجودات را شامل می‌شوند. علاوه بر اکسیژنی که تنفس می‌کنیم کربن نیز اساس ملکول‌های آلی و همه موجودات زنده است که از نافلزات است.

شباهت های نافلزات در ظاهر زیاد نیست بیشتر آنها در دمای اتاق گازی شکل هستند. یکی از نافلزات یعنی برم مایع است و بقیه جامد های شکننده با رنگ های مختلف هستند. نافلزات رساناهای برقی و حراتی ضعیف هستند زیرا الکترون‌های خارجی در مواد نافلز به سختی در پیوندهای مولکولی قرار می‌گیرند. همچنین نافلزات فاقد رسانایی و چکش‌خواری هستند.

شبه فلزات محدوده خاکستری دو طرف خطوط فلزات و نافلزات را شبه فلزات تشکیل می‌دهند. شبه فلزات گروهی از عناصر واسطه هستند که می‌توانند همزمان هم به عنوان فلز و هم به عنوان نافلز محسوب شوند. شامل نه عنصر بور، سیلیکون، ژرمانیوم، سلنیوم، آرسنیک آنتیموان، تلوریوم، پلونیوم و آستاتین هستند. سیلیکون فراوان‌ترین آنهاست که بیش از یک چهارم وزن پوسته زمین از آن تشکیل‌شده است.

دسته	ویژگی کلی	مثال
فلزات	بیشتر عناصر جدول را تشکیل می‌دهند؛ معمولا رسانای خوب گرما و الکتریسیته هستند و اغلب چکش‌خوار و مفتول‌پذیرند.	آهن، مس، آلومینیوم و طلا
نافلزات	معمولا رسانایی کمی دارند و از نظر ظاهری و حالت فیزیکی تنوع بیشتری نشان می‌دهند؛ بسیاری از آن‌ها گاز هستند.	اکسیژن، کربن، نیتروژن و گوگرد
شبه فلزات	ویژگی‌هایی میان فلزات و نافلزات دارند و اغلب رفتار آن‌ها حد واسط این دو گروه است.	سیلیسیم، بور و ژرمانیم

به‌طور خلاصه باید بگوییم در جدول تناوبی، بیشتر عناصر فلز هستند و عمدتا در سمت چپ و بخش میانی جدول قرار دارند. نافلزات بیشتر در بالای سمت راست جدول دیده می‌شوند. شبه‌فلزات هم معمولا در امتداد یک خط پله‌ای تقریبی بین فلزات و نافلزات قرار می‌گیرند؛ البته مرز این ناحیه کاملا قطعی نیست و بعضی عناصر رفتار مرزی دارند و ممکن است در منابع مختلف دسته‌بندی متفاوتی داشته باشند.

عناصر واسطه، عناصر اصلی، لانتانیدها و اکتینیدها

عناصر اصلی جدول تناوبی شامل عناصر گروه‌های ۱، ۲ و ۱۳ تا ۱۸ هستند و بیشتر عناصر شناخته‌شده جدول را تشکیل می‌دهند. فلزات واسطه ستون‌های ۳ تا ۱۲ جدول تناوبی (عناصر بخش میانی جدول تناوبی بلوک d) هستند و همانطور که از نام آنها مشخص است تغییر تدریجی ویژگی‌ها را از خانواده سمت چپ جدول تناوبی تا سمت راست آن نشان می‌دهند.

عناصر اصلی جدول تناوبی در دو طرف جدول قرار دارند و رفتار شیمیایی متنوعی دارند، در حالی‌که فلزات واسطه بیشتر فلزی‌اند و خواصشان تدریجی تغییر می‌کند. فلزات واسطه ویژگی‌های شیمیایی و ساختار اتمی مشابهی دارند. نقطه ذوب و چگالی بیشتر آنها بالاست. اهمیت اقتصادی دارند و در ترکیب با یکدیگر آلیاژهای مفیدی را به‌وجود می‌آورند. چهار عنصر مهم در این گروه فلزات نادر نام دارند. نقره، پلاتین، طلا و مس فلزات گرانبها و تنها عناصری هستند که به شکل خالص در طبیعت یافت می‌شوند.

محدوده‌ای از عناصر واسطه که اغلب تحت عنوان عناصر واسطه داخلی نامیده می‌شوند لانتانیدها و آکتینیدها هستند و معمولا در دو نوار جداگانه در زیر جدول تناوبی قرار می‌گیرند. همانطور که از نام آن‌ها پیداست ۱۴ عنصر لانتانید که عناصر خاکی نادر نیز نامیده می‌شوند از نظر خواص به ساختار اتمی با عنصر لانتانوم (عدد اتمی ۵۷) شباهت دارند. لانتانیدها در حالت طبیعی به صورت مخلوط با یکدیگر و به شکل کانی یافت می‌شوند.

اکتینیدها نیز گروهی از عناصر واسطه داخلی هستند که خواص آن‌ها به عنصر اکتینیوم (عدد اتمی ۸۹) شباهت دارد. بیشتر عناصر این گروه پرتوزا هستند و بسیاری از آن‌ها به‌طور طبیعی کم‌یاب بوده یا به‌صورت مصنوعی در آزمایشگاه تولید می‌شوند.

روندهای تناوبی در جدول مندلیف

روندهای تناوبی به الگوهای منظمی گفته می‌شود که برخی خواص عناصر در جدول تناوبی بر اساس آن‌ها تغییر می‌کند. با حرکت در دوره‌ها (چپ به راست) یا گروه‌ها (بالا به پایین) می‌توان تغییراتی مانند اندازه اتم یا تمایل آن به از دست دادن و گرفتن الکترون را مشاهده کرد. شناخت این روندها کمک می‌کند خواص عناصر راحت‌تر درک و پیش‌بینی شوند.

• شعاع اتمی: فاصله تقریبی بین هسته اتم تا لایه خارجی الکترون‌ها را شعاع اتمی می‌گویند. شعاع اتمی عناصر در دورها از چپ به راست کاهش می‌یابد و در گروه از بالا به پایین افزایش می‌یابد. دلیل ساده این اتفاق این است که در یک دوره بار موثر هسته بیشتر می‌شود و الکترون‌ها به هسته نزدیک‌تر کشیده ‌می‌شوند؛ اما در یک گروه تعداد لایه‌های الکترونی افزایش می‌یابد و اندازه اتم بزرگ‌تر می‌شود.
• انرژی یونش: انرژی یونش، به انرژی مورد نیاز برای جداکردن یک الکترون از اتم خنثی در فاز گاز می‌گویند. در جدول تناوبی خانواده‌های طرف چپ تمایل به ازدست دادن الکترون دارند تا به یون مثبت (کاتیون) تبدیل شوند. خانواده‌های طرف راست جدول تناوبی نیز یا الکترون می‌گیرند و به یون منفی (آنیون) تبدیل می‌شوند و یا هیچ اشتراکی را نمی‌پذیرند. هر چقدر انرژی یونش کمتر باشد، اتم راحت‌تر به کاتیون تبدیل می‌شود. انرژی یونش عناصر در دوره‌ها از چپ به راست افزایش می‌یابد و در گروه‌ها از بالا به پایین کاهش پیدا می‌کند. دلیل این اتفاق این است که در یک دوره بار موثر هسته افزایش می‌یابد و هسته الکترون‌ها را محکم‌تر نگه می‌دارد؛ بنابراین جدا کردن الکترون سخت‌تر می‌شود. اما در یک گروه تعداد لایه‌های الکترونی بیشتر می‌شود و الکترون‌ها دورتر از هسته قرار می‌گیرند، در نتیجه جدا کردن آن‌ها آسان‌تر است. گازهای نجیب، به دلیل لایه ظرفیت پر شده، انرژی یونش بسیار بالایی دارند. همچنین هلیوم بیشترین انرژی یونش را در میان تمامی عناصر دارا است.
• الکترونگاتیوی: توانایی یک اتم برای جذب الکترون در یک پیوند شیمیایی را الکترونگاتیوی می‌گویند. الکترونگاتیوی عناصر در دوره از چپ به راست افزایش می‌یابد و در گروه از بالا به پایین کاهش پیدا می‌کند. دلیل ساده این روند این است که در یک دوره بار موثر هسته افزایش می‌یابد و اتم می‌تواند الکترون‌ها را بیشتر به سمت خود جذب کند؛ اما در یک گروه تعداد لایه‌های الکترونی افزایش می‌یابد و فاصله الکترون‌ها از هسته بیشتر می‌شود، بنابراین قدرت جذب آن‌ها کمتر می‌شود.

خصلت فلزی و الکترون‌خواهی

همانطور که با روندهای تناوبی شعاع اتمی، انرژی یونش و الکترونگاتیوی آشنا شدیم؛ دو روند تناوبی مهم دیگر نیز وجود دارند که در ادامه آن‌ها را توضیح می‌دهیم.

• خصلت فلزی: خصلت فلزی یک عنصر با سختی از دست دادن یک الکترون در اتم ارتباط دارد. در هر تناوب از راست به چپ، خصلت فلزی کاهش پیدا می‌کند زیرا جاذبه بین الکترون‌های ظرفیت و هسته افزایش می‌یابد و اتم، دشوارتر الکترون از دست می‌دهد. در هر گروه نیز از بالا به پایین به دلیل افزایش اندازه اتم، خصلت فلزی افزایش پیدا می‌کند.
• الکترون خواهی: الکترون‌خواهی به توانایی یک اتم برای پذیرش یک الکترون می‌گویند. برخلاف الکترونگاتیوی، الکترون‌خواهی بیانگر تغییر انرژی به هنگام اضافه کردن یک الکترون به اتم گازی خنثی است. هر چقدر مقدار الکترون‌خواهی منفی باشد،‌ تمایل یک اتم به جذب الکترون بیشتر خواهد بود. در هر تناوب از چپ به راست،‌ الکترون‌خواهی افزایش پیدا می‌کند و در هر گروه از بالا به پایین، الکترون‌خواهی کاهش پیدا می‌کند.

جمع‌بندی روندها

به طور خلاصه جمع‌بندی روندهای تناوبی به‌صورت زیر است:

• الکترونگاتیوی در یک دوره از چپ به راست افزایش و در یک گروه از بالا به پایین کاهش می‌یابد.
• انرژی یونش در یک دوره از چپ به راست افزایش و در یک گروه از بالا به پایین کاهش می‌یابد.
• الکترون‌خواهی در یک دوره از چپ به راست افزایش و در یک گروه از بالا به پایین کاهش می‌یابد.
• شعاع اتمی در یک دوره از چپ به راست کاهش و در یک گروه از بالا به پایین افزایش می‌یابد.
• خصلت فلزی در یک دوره از چپ به راست کاهش و در یک گروه از بالا به پایین افزایش می‌یابد.

روند تناوبی	تغییر از چپ به راست در یک دوره	تغییر از بالا به پایین در یک گروه
شعاع اتمی	کاهش می‌یابد	افزایش می‌یابد
انرژی یونش	افزایش می‌یابد	کاهش می‌یابد
الکترونگاتیوی	افزایش می‌یابد	کاهش می‌یابد
الکترون‌خواهی	افزایش می‌یابد	کاهش می‌یابد
خصلت فلزی	کاهش می‌یابد	افزایش می‌یابد

جدول تناوبی فارسی، عکس، PDF و نسخه چاپی

استفاده از جدول تناوبی به زبان فارسی به دانش‌آموزان کمک می‌کند تا آسان‌تر تمرکز خود را بر درک بهتر پیوندهای شیمیایی و روندهای تناوبی بگذارند. در نسخه فارسی که در ادامه قرار گرفته است، تمامی نام عناصر، نمادهای شیمیایی و دسته‌بندی‌های گروه‌ها برای دانش‌آموزان آورده شده است.

نام عناصر مهم، نمادها و ظرفیت رایج

برای تسلط بر مباحث کنکوری شیمی، شناخت دقیق نمادها و نام عناصر ضروری است. در اینجا لیست ۲۰ عنصر اول جدول تناوبی و نماد آن‌ها برایتان آورده شده است. این عناصر پایه و اساس ساختار اتمی و پیوندهای شیمیایی در کتاب‌های درسی هستند.

عدد اتمی	نماد	نام فارسی	نام لاتین
۱	H	هیدروژن	Hydrogen
۲	He	هلیوم	Helium
۳	Li	لیتیوم	Lithium
۴	Be	بریلیوم	Beryllium
۵	B	بور	Boron
۶	C	کربن	Carbon
۷	N	نیتروژن	Nitrogen
۸	O	اکسیژن	Oxygen
۹	F	فلوئور	Fluorine
۱۰	Ne	نئون	Neon
۱۱	Na	سدیم	Sodium
۱۲	Mg	منیزیم	Magnesium
۱۳	Al	آلومینیوم	Aluminium
۱۴	Si	سیلیسیم	Silicon
۱۵	P	فسفر	Phosphorus
۱۶	S	گوگرد	Sulfur
۱۷	Cl	کلر	Chlorine
۱۸	Ar	آرگون	Argon
۱۹	K	پتاسیم	Potassium
۲۰	Ca	کلسیم	Calcium

برای حفظ کردن این جدول، سعی کنید آن‌ها را در قالب ترکیبات شیمیایی که زیاد با آن‌ها سروکار دارید مانند NaClبرای نمک خوراکی و یا FeCl  برای آهن به خاطر بسپارید.

عناصر با نمادهای غیرشهودی (ریشه لاتین)

در پاسخ به سوال چرا بعضی نمادها با نام عنصر فرق دارند؟ باید بگوییم نماد برخی از عناصر بر اساس نام لاتین آن‌ها انتخاب شده است، بنابراین ممکن است با نام انگلیسی آن‌ها متفاوت به نظر برسند. در ادامه لیست این عناصر را برایتان آورده‌ایم.

عدد اتمی	نماد	نام فارسی	نام لاتین	ریشه لاتین
۱۱	Na	سدیم	Sodium	Natrium
۱۹	K	پتاسیم	Potassium	Kalium
۲۶	Fe	آهن	Iron	Ferrum
۲۹	Cu	مس	Copper	Cuprum
۴۷	Ag	نقره	Silver	Argentum
۵۰	Sn	قلع	Tin	Stannum
۷۹	Au	طلا	Gold	Aurum
۸۰	Hg	جیوه	Mercury	Hydrargyrum
۸۲	Pb	سرب	Lead	Plumbum

ظرفیت رایج عناصر و یک هشدار مهم

در شیمی مدرسه معمولا از واژه ظرفیت عناصر برای توصیف توانایی یک اتم در تشکیل پیوند با اتم‌های دیگر استفاده می‌شود. اما در شیمی مدرن بیشتر از اصطلاح عدد اکسایش استفاده می‌شود که مفهوم دقیق‌تری دارد. با این حال این دو مفهوم همیشه دقیقا یکسان نیستند، بنابراین بهتر است هنگام حل مسائل شیمی آن‌ها را با یکدیگر اشتباه نگیرید.

در بسیاری از عناصر گروه‌های اصلی جدول تناوبی یک الگوی نسبتا منظم برای ظرفیت‌های رایج دیده می‌شود که در ادامه آن را بررسی می‌کنیم.

گروه	عنصر	ظرفیت	تعداد الکترون در ترکیبات
۱	سدیم و پتاسیم	ظرفیت ۱	در ترکیبات یک الکترون از دست می‌دهند.
۲	منیزیم و کلسیم	ظرفیت ۲	تمایل دارند دو الکترون از دست بدهند.
۱۳	آلومینیوم	ظرفیت ۳	معمولا سه الکترون از دست می‌دهد.
۱۴	کربن و سیلیسیم	ظرفیت ۴	اغلب چهار الکترون را در پیوندهای کووالانسی به اشتراک می‌گذارند.
۱۵	نیتروژن و فسفر	ظرفیت ۳	معمولا سه پیوند کووالانسی تشکیل می‌دهند یا سه الکترون می‌گیرند.
۱۶	اکسیژن و گوگرد	ظرفیت ۲	معمولا دو الکترون می‌گیرند یا دو پیوند تشکیل می‌دهند.
۱۷	فلوئور و کلر	ظرفیت ۱	معمولا یک الکترون می‌گیرند.

همچنین باید بگوییم فلزات واسطه رفتار ثابتی ندارند و ممکن است در ترکیبات مختلف چند ظرفیت مختلف داشته باشند. برای مثال آهن ظرفیت ۲ یا ۳ و مس نیز معمولا ظرفیت‌های ۱ یا ۲ را در ترکیبات مختلف دارد.

سوالات متداول