نبذة تاريخية عن الجدول الدّوري.universe of physics

نبذة تاريخية عن الجدول الدّوري

المقدمة

على مرّ العصور اهتم العلماء باكتشاف وتصنيف المواد مع تطوّر مفهوم العناصر الكيميائية و الجدول الدوري لتفسير الظواهر الطبيعية ابتداءا من الفكر الإغريقي مرورا بمساهمات العلماء المسلمين وانتهاءا إلى الجدول الدوري الحديث لكن كيف بدأت القصة ومتى؟

 1- أرسطو-البداية الفلسفية عن العناصر(ق-4 ق م):

أرسطو

تعامل الإنسان البدائي مع الطبيعة باستغلال الخشب أوراق الأشجار وبعض النباتات و كذلك بعض المعادن كالحديد ؛ النحاس الذهب  و الفضة والتي يتم تشكيلها بالنّار فجاء الفيلسوف أرسطو (في القرن 4-5 ق م) بعد ظهور فكرة الذرة من ديمقراطس (جسيمات صغير تكوّن المادة) ؛ فسّر الظواهر الطبيعية  بارتباطها الوثيق بأربع عناصرأوّلية ؛ الهواء الماء النار و الأرض فكانت الفكرة فلسفية تفتقر للتجربة وظلّت هذه الفكرة سائدة لمدّة طويلة إلى غاية الحضارة الإسلامية.

 2- جابر بن حيّان -العصر الإسلامي(القرن-8م):

جابر بن حيّان

تأسس المنهج التجريبي و الكيمياء العملية على يد العلماء المسلمين مثل الرازي وجابر بن حيّان المعروف بالغرب ب "Geber" الذي يعتبر أبو الكيمياء و الأب الروحي و الفعلي للمنهج التجريبي الذي اعتمد على الملاحظة و التجربة لتشكيل مواد جديدة حيث تم تصنيف المواد إلى معدنية ؛ لامعدنية ؛ أحماض و أسس ويعتبر جابر بن حيان مخترع القلويات فهو أوّل من استطاع تحضير الأحماض القوية مثل حمض النتريك وحمض الهيدروليك؛ ماء القضة ؛ ملح النشادر ؛ ماء الذهب ؛ البوتاس وهو رائد من رواد العلوم التطبيقية ؛ كما ساهم في تكرير المعادن تحضير الفولاذ صبغ الأقمشة نقع الجلود ؛ صناعة القماش المانع لتسرب الماء و استعمال ثاني أكسيد المنغنيز في صنع الزجاج  كما تمّ تطوير وتحسين الأدوات والوسائل في الطرق المخبرية مثل عمليات التبخر ؛ التصفية ؛ الإنصهار؛ التقطير ؛ التبلور والتحليل الكمّي باستعماله الميزان واختراعه لجهاز التقطير الذي يعرف بالأنبيق (Alembic) كما مهّدت مساهمات العلماء المسلمين في تصنيف المواد والإنتقال من الخيمياء إلى الكيمياء إلى غاية القرن 14.

الإنبيق "جهاز التقطيرلجابر بن حيان"

3- أنتوان لافوازييه-عصرالنهضة(القرن-18م):

أنتوان لافوازييه

تراكم المعرفة و العناصر المكوّنة للمود أدّى إلى الاهتمام في تصنيف الأنواع الكيميائية بمنهاج علمي وكان على يد العالم الفرنسي الكيميائي أنتوان لافوازييه الذي يعتبر مهندس الثورة الكيميائية المتأثر بالعلوم العربية و الإسلامية التي انتقلت إلى أوروبا بعد ترجمتها في مراكز الترجمة بالأندلس ؛ طليطلة و صقلية ؛ حيث لم يكتف لافوازييه بالملاحظة الوصفية للظاهر الكيميائية بل ركّز على الملاحظة الكميّة وتحديدا قياس الأوزان والكتل بدقّة متناهية إذ أكّدت تجرته لإحتراق الزئبق أن المادة المحترقة تكتسب وزنا نتيجة اندماجها مع مكوّن في الهواء ما يعارض الإعتقاد السائد بأنّ المود المحترقة تفقد وزنا فأثبت مبدأ إنحفاظ الكتلة في التحولات الكيميائية ؛ كم تعرّف على الأكسجين والهيدروجين كعناصر كيميائية واستنتج أنّ الماء ليس عنصرا بسيطا وهو مركّب من هذين العنصرين وأعاد تعريف العنصر الكيميائي عام 1789 و أصدر أول قائمة من 33 عنصر تمّ تصنيفها حسب خواصها الفيزيائية إلى معدنية ؛ لامعدنية ؛ الحرارة ؛ الضوء و الأكسجين في نهاية القرن 18م وكانت أساس المحاولات اللاحقة لتنظيم العناصر.

اشتهر بكتابه"Traité élémenttaire de chimie"

4- دوبراينز- بداية أنماط الترتيب(1817):

دوبراينز

بلغ عدد العناصر الكيميائية 53 عنصر أنشأ مجموعة الثلاثيات Triads أو قانون  الثلاثيات حيث لاحظ العالم الألماني يوهان فولفجانج دوبرينير( Johann Wolfgang Dobereiner) و تعتبر أوّل محاولة لتصنيف العناصرالذي وضعه الكيميائي الألماني يوهان فولفجانج دوبراينز عام 1817 حيث لاحظ أن كل ثلاثة عناصر متشابهة في الخواص و أنّ العنصر الأوسط يمتلك خصائص  كيميائية وفيزيائية متوسطة بين العنصرين الآخرين فمثلا ؛ متوسط الكتلة الذرية لللّيثيوم و البوتاسيوم تقارب الكتلة الذرية للصوديوم وشكّل مجموعة من الثلاثيات حملت إسمه "ثلاثيات دوبراينر"ولكنّها  لم تتحقق في الكثير من العناصر فلم ينجح تصنيفه.

• I     Br    Cl
• K    Na    Li
• Ba   Sr    Ca
• S     Se    Te

5- تصنيف ديشانكوروا-(1862)

 عند إعلان العالم ستانيسلاو كينيزارو ( Stanislao cannizzaro) لأوزان ذرية لعناصر جديدة في 1858 قام الجيولوجي الفرنسي ألكسندر إميل بيغواير ديشانكوروا بترنيب العناصر الكيميائيا تصاعديا

حسب أوزانها الذرية عل سطح أسطوانة (Telluric Helix) وكانت أوّل محاولة لترتيب العناصر حسب أوزانها الذرية المتزايدة  فلاحظ دورية من رتبة 16 واحدة وزن ذري حيث تصنّف فيه العناصر المتقاربة

الخواص على طول خط واحد.لكنّه لم يعمل توضيح فكرته ونشرها فلم تحظى بالإنتشار والاهتمام.

5- جون نيولانز- قانون الثمانيات(1865-1866):

جون نيولانز

بلغ عدد العناصر حوالي 62 عنصر فقام  بمحاولة ترتيبها حسب تزايد أوزانها الذرية (A) فلاحظ دورية للخواص الفيزيائية والكيميائية كل ثمانية عناصر مثل تكرار نوتات السلم الموسيقي ويسمى قانون الثمانيات أو الأوكتاف وكانت أوّل محاولة نحو الفكرة الشاملة لترتيب فعلي لكنّها لم تنطبق على العناصر المكتشفة لاحقا فبعد العنصر العشرين وهو الكالسيوم Ca لم يعد هذا النمط يتكرّر بنفس الطريقة وجدت عناصر تقع في نفس المجموعة مع عناصرأخرى تختلف معها في الخواص الكيميائية فواجهت انتقادات كثيرة لكنها كانت خطوة مهمّة في مفهوم الدّورية حيث كان أول عالم يربط بين الترتيب التسلسلي للعناصر وبين دورية خصائصها.

6- ماندليف - أول جدول دوري (1869):

دمتري مندليف

رتّب ديميتري ماندليف الكيميائي الروسي العناصر الكيميائية والتي بلغ عددها 63 عنصرحسب تزايد أوزانها الذرية (A) مع الأخذ في الإعتبار الخصائص الدّورية وشكّل الجدول الدوري كما تنبأ لعناصر غير موجودة و حدّد خواصها الكيميائية والفيزيائية مثل الإيكاسيليكون الذي أصبح الجرمانيوم فيما بعد ؛ حيث شّكل هذا التنظيم حجر الزاوية في الكيمياء والذي يعتبر الأساس للجدول الدوري الحديث حيث اعتبرت الفراغات الموجودة في جدوله للعناصر التي لم تكتشف بعد نقطة قوة لجدوله لأنّه أثبت أنّه يوجد نظاما أساسيا يحكم خصائص العناصركما اخترق ترتيب بعض العناصر حسب تزايد وزنها الذري ووضعها في المجموعة التي تعبّر عن خواصها الكيميائية  كما هو الحال مع التيلوريوم و اليود؛ لكن كيف تمّ ترتيب العناصر؟

ببساطة شديدة عند ترتيب مندليف لبطاقاته حسب تزايد العدد الكتلي أي الوزن الذري لاحظ أن هذا الترتيب الصارم لبعض العناصر سيجعلها تنتمي لمجموعات تختلف معها في الخصائص فقام بتجاهل الترتيب حسب الوزن الذري لبعض العناصر ووضعهم في المجموعة التي تتشابه معها في الخصائص الكيميائية وهذا ماحدث مع Te و I رغم ثقل التيلوريوم عن اليود إلّا أنّه عمل على عكس أماكنهما لتوافق التيلوريوم مع العناصر التي فوقه بينما اليود يتشابه مع العناصر التي انتقل إليها ؛ كما اكتشف ماندليف فراغات في جدوله والتي اعتبرها عناصر لم تكتشف بعد وليس خطأ في جدوله.

7-هنري موزلي - تعديل الجدول الدوري (1913):

هنري موزلي

قام العالم الفيزييائي هنري موزلي بعد إكتشاف الأشعة السينية من تجاربه لأطياف العناصر الكيميائية  ودراستها اكتشف أن الخواص الفيزيائية للعناصر تتعلق بالعدد الذري  وليس الكتلي وأن كل عنصر يتميز بعدد ذري فريد فأعيد ترتيب العناصر الكيميائية حسب تزايد عددها الذري (Z) أي حسب عدد البروتونات وحدّدت به عناصر المجموعة الواحدة وأعطي تفسيرا للعناصر التي تم تغيير أماكنها في جدول ماندليف كما هو الحال بالنسبة للتيلوريوم واليود وهذا الترتيب هو الذي فام عليه الجدول الدوري الحديث كما جعل ترتيبه منطقيا ودقيقا.

8-اكتشاف النظائروعناصراصطناعية (القرن20):

بعد موزلي أضيفت مجموعات جديدة للجدول الدوري .مساهمات مراكز البحث النووية في الولايات المتحدة الأمريكية ؛ روسيا واليابان وغيرها أدّت إلى اكتشاف العناصر الكيميائية الثقيلة و أدّت إلى تمديد الجدول الدّوري كما قام جيلين سيبورج بترتيب عناصر اللانثانيدات و الأكتينيدات أسفل الجدول الدوري ممّا أتاحة مساحة لقراءة الجدول الدوري 

9-اكتمال الدور السابع (2016):

اكتشاف العناصر ذات الأعداد الذرية 113-115-117-118وأعلنت أسماءها الرسمية من IUPAC :(Nh;113)Nihonium ; (Mc:115)Mosconium;(Ts;117)Tennessine ; (Og;118)Oganneson 

10-البحث عن عناصر ذات Z>118 (بعد 2016):

السعي لاكتشاف عناصر ذات عدد ذري أكبر من 118 و الأبحاث جارية حول فيزياء النواة 

خلاصة

بدأت الفكرة من تصنيف بسيط إلى البحث عن أنماط رياضية ثمّ إلى التنبؤ الدقيق وصولا إلى الفهم العميق للذرة وخاصة النواة و بالاعتماد على البروتونات (العدد الذري) يتم تحديد و ترتيب موقع كل عنصر في الجدول الدوري.