تاريخ اكتشاف الجدول الدوري

واصل الإنسان اكتشافه للعناصر منذ القدم و حتى يومنا هذا، في العصور القديمة كانت حوالي تسعة عناصر معروفة للإنسان منها الذهب، الفضة، النحاس و الحديد. حتى عام 1700 أصبح عدد العناصر المعروفة لدى الإنسان 14 عنصر. في حوالي 1850 أصبح عدد العناصر المعروفة أكثر من 60 عنصر.

مع ازدياد أعداد العناصر المكتشفة، عكف الإنسان على دراسة صفاتها و أوجه التشابه و الاختلاف بينها، و تولدت الحاجة إلى تنظيمها و تصنيفها و بيان العلاقات بينها، كل ذلك كان بناء على صفاتها الظاهرة ؛ كنشاطها و تفاعلاتها مع الماء و الهواء و الحموض. من أهم العلماء الذين صنفوا العناصر في مجموعات هو دوبراينر عام 1817. صنف العناصر حسب كتلتها الذرية والتشابه في خصائصها الكيميائية و الفيزيائية في مجموعات بحيث كانت كل مجموعة تحتوي على 3 عناصر متشابهه. من أمثلة هذه المجموعات: (كالسيوم، سترونشيوم، باريوم) (كبريت، سيلينيوم، تلوريوم) (كلور، بروم، يود).جاء بعد ذلك العالم نيولاندز سنة 1864. فقد نظم العناصر في مجموعات (أعمدة) بناء على كتلتها الذرية المتزايدة، فاكتشف أن العناصر ذات الخواص المتشابهة تتكرر بشكل دوري بعد كل 7 عناصر؛ أي أن الأول يشبه الثامن، و الثاني يشبه السابع، و هكذا. فسمى هذه المجموعات بالثمانيات، كما في هذا الجدول

الرقم
العمد الأول
الرقم
العمود الثاني
الرقم
العمود الثالث

العنصر
الكتلة الذرية
العنصر
الكتلة الذرية
العنصر
الكتلة الذرية

1
هيدروجين
1
8
فلور
19
15
كلور
35.45

2
ليثيوم
7
9
صوديوم
23
16
بوتاسيوم
39.1

3
بيريليوم
9
10
مغنيسيوم
24.3
17
كالسيوم
40

4
بورون
11
11
ألومنيوم
27
18
كروم
52

5
كربون
12
12
سليكون
28
19
تيتانيوم
48

6
نيتروجين
14
13
فسفور
31
20
منغنيز
55

7
أكسجين
16
14
كبريت
32
21
حديد
56




العالم ماير رتب العناصر في مجموعات و فق حجوم ذراتها.

العالم الروسي مندليف يعود إلية الفضل الأكبر في تصنيف العناصر ضمن مجموعات و ترتيبها في جدول سنة 1872. فقد اعتمد في تصنيفه على ربط الكتلة الذرية بالذرية. الذرية كانت تعني آنذاك بقدرة الذرات على الارتباط بالهيدروجين. فقد لاحظ مندليف أن ذريات العناصر المعروفة لديه تتغير بشكل دوري في القائمة التي يظهر فيها تسلسل الكتل الذرية؛ فهي تبدأ من 1 و تصل إلى 4 و تنقص لتصل 1 مرة أخرى، ثم تأتي بداية جديدة من 1. كانت العناصر النبيلة غير معروفة لدى مندليف. فيما يلي جدول مندليف

الدورة
المجموعة

1
المجموعة

2
المجموعة

3
المجموعة

4
المجموعة

5
المجموعة

6
المجموعة

7
المجموعة

8

1
H = 1
2
Li = 7
Be = 9.4
B = 11
C = 12
N = 14
O = 16
F = 19
- - - - -

3
Na = 23
Mg = 24
Al = 27.3
Si = 28
P = 31
S = 32
Cl = 35.5
- - - - -

4
K = 39
Ca = 40
؟ = 44
Ti = 48
V= 51
Cr = 52
Mn = 55
Fe = 58,

Co = 59,

Ni =59,

Cu = 63

5
Cu = 63
Zn = 56
؟ = 68
? = 72
As = 75
Se = 78
Br = 80
- - - - -

6
Rb = 85
Sr = 87
? Yt = 88
Zr = 90
Nb = 94
Mo = 96
؟ = 100
Ru = 104,

Rh = 104,

Pd = 106,

Ag = 108

7
Ag = 108
Cd = 112
In = 113
Sn = 118
Sb = 122
Te = 125
J = 127
- - - - -

8
Cs = 133
Ba = 137
? Di = 138
? Ce = 180
- - - - -
- - - - -
- - - - -
- - - - -

9
- - - - -
- - - - -
- - - - -
- - - - -
- - - - -
- - - - -
- - - - -
- - - - -

10
- - - - -
- - - - -
? Er = 178
? La = 140
Ta = 182
W = 184
- - - - -
Os = 195,

Tr = 197,

Pt = 198,

Au = 199

11
Au = 199
Hg = 200
Tl = 204
Pb = 207
Bi = 208
- - - - -
- - - - -
- - - - -

12
- - - - -
- - - - -
- - - - -
Th = 231
- - - - -
U = 240
- - - - -

نلاحظ من خلال هذا الجدول وجود فراغات لعناصر لم تكن مكتشفة زمن مندليف. لقد امتاز جدول مندليف بقدرته على التنبؤ بعناصر جديدة و تفسير ما يستجد، و من الأمثلة البارزة على ذلك:

1- تصحيح قيم الكتل الذرية لبعض العناصر؛ فالكتلة الذرية للبريليوم كانت سابقا 14 لكن جدول مندليف لا يوجد فيه فراغ لمثل هذه الكتلة، فتنبأ بكتلة ذرية للبريليوم تساوي 9، وجد فيما بعد أن الكتلة الصحيحة هي 9.013. كما صحح أيضا كتل اليورانيوم و الإنديوم.

2- التنبؤ بعناصر جديدة لم تكن مكتشفة أو تم تحديد صفاتها مسبقا، و هي العناصر التي ترك لها فراغات في جدوله مثل الغاليوم‘ الجرمانيوم و السكانديوم.

3- تفسير وجود و سلوك عناصر اكتشفت فيما بعد و لم يتنبأ بها و هي العناصر النبيلة.

لكن جدول مندليف لم يتمكن من استيعاب مجموعات من العناصر (الترابية النادرة)؛ لم تكن مكتشفة في زمنه، فكان لا بد من تعديل جدول مندليف.

كان لاكتشاف مكونات الذرة الدور الكبير في تصنيف العناصر من خلال الجدول الدوري الحديث.فقد ساهم العالم موزلي باكتشاف البروتونات، حيث أطلق على عدد البروتونات؛ العدد الذري. لقد تم التوصل إلى أن الدورية في صفات العناصر تظهر بشكل صحيح إذا رتبت حسب أعدادها الذرية. بعد ذلك تمكن العالم الدنمركي بور سنة 1913 من وضع نظرية لتفسير سلوك العناصر و الدورية فيها اعتمادا على توزيع الإلكترونات في الذرات. فلاحظ ارتباط موقع العنصر في الجدول الدوري بعدد الإلكترونات التي تقع في الطبقة الأخيرة و التي هي أيضا تحدد ذرية العنصر، سلوكه و صفاته. ساعد هذا التصور عن الذرات على فهم بعض سلوك العناصر، إلا أنها واجهت صعوبات في تفسير خواص العناصر و سلوكها، مثل عدم امتلاء الطبقة الأخيرة عند توزيع الإلكترونات في ذرة البوتاسيوم مثلا. هذه المشكلة تم حلها بعد اكتشاف علم الفيزياء الكمية (النظرية الميكانيكية الموجية للذدرة) في الثلاثينات من القرن العشرين عندما حل العالم إروين شرودنجر المعادلة الموجية و توصل إلى أن الطبقات الرئيسية (المدارات) تحتوي على أفلاك تختلف في أشكالها و طاقتها في كل مدار. الدورة الأولى تحتوي على نوع واحد فقط من الأفلاك كروية الشكل و يرمز لها بأفلاك S (أول حرف من كلمة كرة بالإنجليزية). الدورة الثانية تحتوي على نوعين من الأفلاك هي S,P. أفلاك P يوجد منها 3 أنواع؛ هذه الأنواع تتشابه في الشكل و الطاقة و تختلف في الاتجاه الفراغي. كل فلك يستوعب إلكترونين فقط بحسب مبدأ باولي. الدورة الثالثة تحتوي على 3 أنواع من الأفلاك هي S,P,d . ويوجد من أفلاك d خمسة أنواع. الدورة الرابعة تحتوي على 4 أنواع من الأفلاك هي S,P,d,F. ويوجد من أفلاك F سبعة أنواع. لم يكتشف حتى الآن غير هذه الأنواع من الأفلاك. ترتب الإلكترونات في أفلاك المدرات حسب زيادة طاقة الفلك في كل مدار؛ من الطاقة الأقل إلى الطاقة الأعلى كما في الشكل التالي:
من خلال التوزيع الإلكتروني للعنصر يمكننا معرفة موقعه في الجدول الدوري و العكس بالعكس.