up
Search      menu
علم و تکنولوژی :: مقاله پيدايش عناصر PDF
QR code - پيدايش عناصر

پيدايش عناصر

● تاريخچه عناصر شيميايي
در يونان قديم و در سده پنجم بيش از ميلاد ، عده اي از فيلسوفان آب را مادهٔ المواد پنداشته، گروهي هم آتش و عده اي هم هوا را منشاء همه اجسام در طبيعت مي دانستند. در پايان سده پنجم پيش از ميلاد ، امپيدوکل ، فرضيه پيشينيان خود را در يک فرضيه جمع آوري و به آن عنصر خاک را نيز اضافه کرد و فرضيه چهار عنصر شناخته گرديد که هر کدام داراي يک خاصيت معين مي باشند و اين خواص قابل تبديل به يکديگرند.
ارسطو (۳۸۴ ۳۲۲ پيش از ميلاد) که نفوذ زيادي در ساير فلاسفه بعدي خود داشت، معتقد بود که تمام مواد از عناصري ساخته شده اند که اين عناصر ، ازلي و قديم اند، نه از عدم بوجود مي آيند و نه معدوم مي شوند و کميت آنها در طبيعت تغيير ناپذير است. به عقيده او ماده اوليه داراي چهار خاصيت است که دو به دو در برابر هم و به صورت زوج متضاد قرار گرفته اند. اين چهار ماده عبارتند از: گرمي ، سردي ، خشکي و رطوبت. تفاوت مواد ، وابسته به مقدار ترکيبي آن از هر يک از اين چهار عنصر و نسبت آنها مي باشد. ترکيب دو زوج خاصيت توسط ارسطو ، او را سرانجام با امپيدوکل در مکتب چهار عنصر همراه ساخت که خاک ، آب ، آتش و هوا باشد.
در قرون وسطي ، کيمياگران روشي را براي تشخيص عناصر ساده از اجسام پيچيده نداشتند و تنها چند فلز را مي شناختند، مانند آرسنيک ، قلع و غيره. کيمياگران سده هاي مياني ، شمار عناصر را برابر با ۷ سياره مي دانستند: مس ، آهن ، نقره ، طلا ، قلع ، سرب ، گوگرد و جيوه. گوگرد را پدر عناصر و جيوه را مادر آنها مي دانستند.
با پيشرفت دانش در سده هاي اخير ، کم کم ماهيت عناصر روشن گرديد، مواد گوناگون در دست تجزيه و ترکيب قرار گرفت و عناصر شيميايي ، ابتدا بطور مجزا و جدا از هم مورد مطالعه قرار گرفتند و سپس بعدها پيوند و بستگي کامل آنها در جدول پريود ( جدول مندليف ) منعکس گرديد. با پيشرفت علم ، نحوه پيوستگي اين جدول نيز کاملتر و دقيق تر شد که در ذيل به شرح آنها مي پردازيم.
● اولين طبقه بندي عناصر شيميايي
در ۱۸۲۹ ، شيميدان آلماني دوبراينر ، نتيجه مطالعات خود را در طبقه بندي عناصر برحسب خواص شيميايي مشابه آنها منتشر کرد و استنباط کرد که مي توان عناصري را که داراي خواص مشابه هستند، به دسته هاي سه تايي تقسيم کرد که در اين صورت وزن اتمي يکي از آنها معدل وزنهاي اتمي دو تاي ديگر است. مثلا وزن اتمي ليتيم ، سديم و پتاسيم ، به ترتيب ۷ ، ۲۳ و ۳۹ است.
دوبراينر ، اين گروهها را ترياد يا گروههاي سه گانه ناميد. ليکن در ميان همه عناصري که در آن زمان شناخته شده بود، وي تنها به کشف چهار گروه سه گانه يا چهار ترياد موفق گرديد.
● مطالعات و بررسيهاي انجام شده پيش از مندليف
در سال ۱۸۶۲ ، Dechancourtoi ، عناصر را به ترتيب وزن اتمي ، بوسيله نقاطي روي يک مارپيچ نمايش داد. بطوري که اختلاف اوزان اتمي براي دو نقطه که فاصله يک حلقه روي مارپيچ داشتند، ۱۶ بود و سعي کرد که تشابه خواص يک گروه را از روي ارتباط هندسي بين نقاط مارپيچ نمايش دهد. مثلا کلر ، برم و يد ، بوسيله نقاط واقع در يک خط نمايش داده شدند؛ ولي متاسفانه کارش مورد توجه واقع نگرديد.
در سال ۱۸۶۳ ، نيولندز ، دانشمند انگليسي ، عناصر را به ترتيب افزايش وزن اتمي تنظيم کرد و بدين نکته پي برد که هر هشت عنصر از هر کجا که شروع مي شود، مانند نت هشتم در موسيقي تقريبا خواص عنصر نخستين را تکرار مي کند. اين رابطه را قانون اکتاوها ناميد. سه اکتاو نخستين نيولندز براي نشان دادن سيستم او در زير آورده مي شود:
O N C B Be Li H
S P Si Al Mg Na F
Fe Mn Ti Cr Ca K Cl
اين سيستم ، تناقضات زيادي را دربر داشت، ليکن بر پايه اين فرضيه صحيح نهاده شده بود که خواص عناصر برحسب پريودي معين ، با افزايش وزن اتمي تغيير مي کنند.
سال بعد ، Lother Mayer جدول شامل بعضي عناصر شيميايي که برحسب ظرفيت آنها به شش گروه تقسيم شده بود، منتشر کرد. Mayer با توجه به اينکه اختلاف ميان وزن اتمي عناصر متوالي در هر گروه ، پايداري معيني را نشان مي دهد، نوشته خود را بدين مضمون پايان داد: « شکي نيست که ميان ارزش عددي و وزنهاي اتمي رابطه معيني وجود دارد. » ليکن ماير نتيجه هاي قطعي تري درباره ماهيت و اهميت اين رابطه بدست نياورد.
مندليف (Dmitri Mandeleew) روي جدول تنظيمي خود ۲۰ سال کار کرد تا توانست در سال ۱۸۶۸ آنرا عرضه کند و در مارس ۱۸۶۹ اولين گزارش مختصر خود راجع به قانون پريود به انجمن شيمي _ فيزيک پترزبورگ تقديم داشت.
● قانون تناوبي مندليف
کشف مهم مندليف که شاهکار تحقيقات علمي اوست، اين بود که متوجه شد خواص قابل اندازه گيري عناصر با افزايش اوزان اتمي ترقي يا تنزل نمي کند، بلکه اين تغييرات ، تناوب دارد و بطور متناوب گاهي صعودي و گاهي نزولي است. مندليف براي اينکه عناصر مشابه را زير يکديگر قرار دهد، ناچار شد براي برخي عناصر کشف نشده در آن زمان ، در جدول خود جاي خالي بگذارد و او توانست خواص سه عنصر ناشناخته را پيش بيني نمايد.
با کشف گاليم در سال ۱۸۷۵ توسط de.Bosibaudran فرانسوي ، اسکانديم توسط Larnilson سوئدي در سال ۱۸۷۹ و ژرمانيم توسط Clemenswinkler آلماني در سال ۱۸۸۵ ، پيشگويي هاي مندليف تائيد گرديد و سيستم تناوبي ، جايگاهي مناسب يافت. مندليف وجود گازهاي نجيب (Ra , Xe , Kr , Ar , Ne , He ) را پيش بيني نکرد، اما در هر حال پس از کشف اين عناصر در سالهاي ۱۸۹۸ ۱۸۹۲ ، عناصر مزبور به سهولت در گروه خود در جدول جا داده شدند.
درست ماندن جدول تناوبي ايجاب مي کرد که سه عنصر I , Ni , K در محلي غير از آنکه ترتيب افزايش وزن اتمي حکم مي کرد، قرار داده شوند. مثلا يد ، بر اساس وزن اتمي بايد عنصر شماره ۵۲ باشد، اما براي قرار گرفتن در گروه عناصر به لحاظ شيميايي ، مشابه Br , Cl , F ، عنصر شماره ۵۳ در نظر گرفته شد. مطالعه بعدي طبقه بندي تناوبي ، بسياري از شيميدانها را متقاعد ساخت که خاصيت بنيادي ديگر جز وزن اتمي موجب پيدايش خاصيت مشهود تناوبي است. پيشنهاد شد که اين خاصيت بنيادي به نحوي با عدد اتمي مرتبط است.
شايان ذکر است که در زمان مندليف ، تنها ۶۲ عنصر شناخته شده بود و اوزان اتمي آنها با روشهاي غير دقيق تعيين گرديده بود و از خواص آنها اطلاعات کمتري در دست قرار داشت و در چنين شرايطي ، مندليف توانست رابطه و تشابه بين گروهي از عناصر مختلف را درک کند.
● قانون تناوبي موزلي
هنري موزلي Henry G.J.Mosley در سالهاي ۱۹۱۳ و ۱۹۱۴ مشکل فوق را حل کرد؛ او توانست با بررسي طيف پرتو ايکس عناصر ، اهميت عدد اتمي را نشان دهد و طيف پرتو ايکس سي و هشت عنصر را که اعداد اتمي آنها بين ۱۳ (Al) و ۷۹ (Au) بود، مورد بررسي قرار داد و دريافت که وقتي عناصر به ترتيب افزايش عدد اتمي مرتب شده باشند، ريشه دوم فرکانس خط طيفي از عنصري به عنصر ديگر هميشه به مقدار ثابتي افزايش مي يابد.
بنابراين موزلي موفق شد که بر پايه طيف خطي پرتو ايکس هر عنصر ، عدد اتمي صحيح آن را تعيين کند و به اين ترتيب توانست مشکل طبقه بندي عناصري را حل کند که بر اساس وزن اتمي در جاي درست خود قرار نمي گرفتند. او همچنين ابراز داشت که بين ۵۸Ce تا ۷۱Lu بايد چهارده عنصر وجود وجود داشته باشد و ثابت کرد که اين عناصر بايد در جدول تناوبي به دنبال لانتان قرار گيرند
در آن زمان هنوز خانه هاي ۴۳ ، ۶۱ ، ۷۲ ، ۷۵ ، ۸۵ و ۸۷ خالي مانده بود و وجود عناصر احتمالي را که هنوز کشف نشده بود، نشان مي داد. در سال ۱۹۲۲ ، Hafnium کشف شد که خانه ۷۲ را اشغال کرد. سپس در سال ۱۹۲۵ خانه ۷۵ توسط عنصر Rhenium پر گرديد. درباره چهار عنصر باقيمانده بايد گفت که با اظهار نظرهاي چندي درباره کشف آنها هنوز دليل قابل اطميناني بر وجود اين عناصر در طبيعت در دست نيست و هر چهار عنصر اخيرا بطور مصنوعي تهيه شده اند و اين عناصر را Francium ، Astatine ، Promerhiam ، Technetium ناميدند.
سنجش رقمهاي اتمي عناصر ، بوسيله طيف اشعه ايکس از نظر ديگر نيز بسيار اهميت داشته است. اين کار تعيين عدد کلي خانه ها را در جدول بين هيدروژن با عدد اتمي يک و اورانيوم با عدد اتمي ۹۲ که در آن زمان آخرين عضو جدول تناوبي تصور مي شد، ممکن ساخت و به اين ترتيب جدول تناوبي تکامل يافت و با کشف عناصر جديد به تعداد عناصر شناخته شده افزوده گرديد تا اينکه جدول تناوبي عناصر به صورت کنوني درآمده است.
●● طبقه بندي عناصر در جدول تناوبي
عناصر نماينده
اين عناصر گروههاي A جدول تناوبي را تشکيل مي دهند و شامل فلزات و نافلزات هستند. خواص شيميايي اين عناصر بسيار متنوع است. بعضي از آنها ديامغناطيس و برخي ديگر پارامغناطيس هستند، ولي ترکيبات اين عناصر معمولا ديامغناطيس و بي رنگ اند. در اين عناصر الکترون متمايز کننده ، الکترون s يا p است که به روش بناگذاري به آخرين پوسته الکتروني افزوده مي شود.
عناصر واسطه
اين عناصر در گروههاي B جدول تناوبي ديده مي شود. تمام اين عناصر فلز بوده ، بيشتر آنها پارامغناطيس اند و ترکيبات شديدا رنگين و پارامغناطيس بوجود مي آورند. در اين عناصر الکترون متمايز کننده که به روش بناگذاري به عنصر پيشين اضافه مي شود، الکترون d است و به پوسته ماقبل آخر افزوده مي شود. در عناصر واسطه ، الکترونهاي دو پوسته آخري در واکنشهاي شيميايي مورد استفاده قرار مي گيرند.
عناصر واسطه داخلي
اين عناصر در پايين جدول تناوبي ديده مي شوند، اما در واقع بايد در تناوبهاي ششم و هفتم به دنبال عناصر گروه IIIB قرار گيرند. ۱۴ عنصري که در تناوب ششم بعد از لانتان قرار دارند، سري لانتانيدها ناميده مي شوند. در تناوب هفتم ، دسته اي که به دنبال اکتنيم قرار مي گيرند، سري اکتينيدها خوانده شده اند. در اين دسته از عناصر ، الکترونهاي متمايز کننده از نوع f بوده ، در پوسته فرعي f واقع در پوسته زير ماقبل آخر قرار مي گيرند. تمام عناصر واسطه دروني ، فلز هستند. اين عناصر پارامغناطيس اند و ترکيبات آنها نيز رنگين و پارامغناطيس مي باشند.
● گازهاي نجيب
در جدول تناوبي ، گازهاي نجيب در انتهاي هر تناوب جاي دارند. اين عناصر گازهاي بي رنگ ، تک اتمي ، ديامغناطيس و از نظر شيميايي غير فعال اند. بجز هليم (که آرايش الکتروني دارد) ، تمام گازهاي نجيب آرايش الکتروني بيروني که نظمي بسيار پايدار است، دارند.

● داستان عناصر در ارگانيسم هر کدام از ما ۶۳% از اتم ها از هيدروژن تشکيل شده اند که در هسته ي اين اتم ها پروتون ها قرار گرفته اند. اتم هاي هيدروژن پس ا ...

به حرکت در آوردن تصاوير در حقيقت روياي چند هزار ساله بشر بوده است. تصوير هايي که از چندين هزار سال پيش از اين بر ديوارهاي غار آلتاميراي اسپانيا به ياد ...

مقدمه: بطور کلي با افزايش بي رويه جمعيت بشر، نياز به غذا مشکل اساسي او بشمار مي‌رود. بشر براي رفع اين نياز در طي قرن بيستم دست به اعمالي زد که باعث بو ...

● کشف پرتو زايي عناصر پرتو زا (راديو اکتيو) توريم و اورانيوم و بعضي از عناصر ديگر بدون هيچ اثر خارجي (يعني به سبب عوامل داخلي) پيوسته تابش مرئي گسيل م ...

تعريف جنگل و انواع آن جنگل منطقه وسيعي پوشيده از درختان، درختچه ها و گونه هاي علفي است که همراه با جانوران وحشي نوعي اشتراک حياطي گياهي و جانوري را تش ...

ماست يکي از انواع لبنيات است که از تخمير شير توسط نوعي باکتري حاصل مي شود. از هر نوع شيري براي تهيه ماست مي توان استفاده نمود؛ اما ماست هاي امروزي را ...

تعريف جنگل و انواع آن جنگل منطقه وسيعي پوشيده از درختان ، درختچه ها و گونه هاي علفي است كه همراه با جانوران وحشي نوعي اشتراك حياتي گياهي و جانوري را ت ...

● تاريخچه ليتيم را (واژه يوناني lithos به معني سنگ) ، “Johann Arfvedson” در سال ۱۸۱۷ کشف کرد. “Arfvedson” اين عنصر جديد را هنگاميکه در سوئد مشغول تجزي ...

دانلود نسخه PDF - پيدايش عناصر