خانه » شیمی » جدول تناوبی – ایزوتوپ ها
جدول تناوبی – ایزوتوپ ها
جدول تناوبی - ایزوتوپ ها

جدول تناوبی – ایزوتوپ ها

یکی از فرض های بدیهی نظریه اتمی دالتون این است که هر یک از اتمهای یک عنصر از هر لحاظ (از جمله جرم) با اتمهای دیگر آن یکسان است. ولی در اوایل قرن بیستم معلوم شد که یک عنصر ممکن است شامل چند نوع اتم باشد که اختلاف آنها با یکدیگر در جرم اتمی است. فردریک سودی اصطلاح ایزوتوپ (از واژه یونانی به معنای هم مکان) را برای اتمهای یک عنصر که که از نظر جرم با یکدیگر تفاوت دارند پیشنهاد کرد.

 

عدد اتمی (Z)

عدد اتمی ( z )، اصطلاحی است که در شیمی و فیزیک برای بیان تعداد پروتونهای موجود در هسته اتم به کار می‌رود.

عدد اتمی اصولاً شماره محل هر اتم در جدول تناوبی می‌باشد. وقتی مندلیف، عناصر شیمیائی شناخته شده را بر اساس تشابهاتشان در شیمی مرتب کرد، متوجه شد که قرار دادن دقیق آنها بر اساس جرم اتمی، ناهماهنگیهای را بوجود می‌آورد. او متوجه شد که اگر ید و تلوریوم بر اساس جرم اتمی‌شان قرار بگیرند، ترتیبشان غلط به نظر می رسد و وقتی در جدول در جای مناسب قرار خواهند گرفت که جابجا شوند. با قرار دادن آنها بر اساس نزدیکتر بودن خواص شیمیائی، شماره آنها در جدول تناوبی، همان عدد اتمی آنها بود. به نظر می‌رسید که این عدد تقریباً با جرم اتم نسبت دارد، اما همانطور که تفاوت جرم _ خواص شیمیای نشان داد، بازتاب خاصیت دیگری به جز جرم بود.

عجیب بودن این ترتیب، بالاخره بعد از تحقیقات Henry Gwyn Jeffries Moseleyدر سال ۱۹۱۳ تشریح شد. موسلی کشف کرد که ارتباط دقیقی بین طیف بازتاب اشعه Xعناصر و محل صحیح آنها در جدول تناوبی وجود دارد. بعداً نشان داده شد که عدد اتمی مساوی بار الکتریکی هسته می باشد- به عبارت دیگر تعداد پروتونها-؛ و این بار الکتریکی است که خواص شیمیائی عناصر را بوجود می‌آورد، نه جرم اتمی.

به تعداد پروتونهای هر اتم(به تعداد بارهای مثبت اتم)عدد اتمی می گویند برای مثال اتم سدیم ۱۱ پروتون دارد,پس عدد اتمی سدیم۱۱ است.عدد اتمی را گوشه پایین سمت چپ نماد شیمیایی می نویسند۱۱Na
عناصر بر اساس افزایش عدد اتمی در جدول تناوبی مرتب شده اند بنابراین عدد اتمی مکان هر عنصر را در جدول تعیین می کند.

عدد جرمی (A)

عدد جرمی عددی صحیح می باشد که مجموع تعداد پروتون ها و نوترون های هسته یک اتمرا مشخص می کند.

به عبارتی دیگر عدد جرمی عبارت است از تعداد نوکلئون های هسته اتم. عدد جرمی اتم های عناصر با یکدیگر متفاوت می باشد. اختلاف میان عدد جرمی و عدد اتمی برابر است با تعداد نوترون های آن هسته. خواص شیمیایی و فیزیکی عناصر توسط عدد اتمی و عدد جرمی مشخص می شود. تمام اتم های یک عنصر دارای عدد اتمی یکسان می باشند که این عدد اتمی، ماهیت شیمیایی عنصر را مشخص می کند. اما ممکن است اتم های یک عنصر عدد جرمی متفاوتی داشته باشند که در این حالت به آن ایزوتوب آن عنصر می گویند.

علت تفاوت عدد جرمی در اتم های یک عنصر ، تغییر تعداد نوترون های آن می باشد. پس عدد جرمی اتم های یک عنصر می تواند در خواص فیزیکی عنصر مانند : چگالی، جرم و … تغییر ایجاد کند.

در نماد گذاری عدد جرمی را با Aسمت راست و در بالا و عدد اتمی را با Zسمت راست ، پایین نماد عنصر می نویسند .

عدد جرمی بیشتر در واکنش های هسته ای مورد تحلیل قرار می گیرد ، زیرا عناصری وجود دارند که در برخی از ایزوتوپ هایشان پایدار و در برخی دیگر فعالیت رادیواکتیو از خود نشان می دهند. مثلاً هیدروژن دارای سه ایزوتوپ ( عدد جرمی ۱،۲و۳)می باشد که در دو ایزوتوپ ۱ و۲ ( پریتیم و دوتریم ) دارای هسته پایداری می باشد ، اما ایزوتوپ تریتیم ( ایزوتوپ۳) دارای هسته ناپایداری می باشد .

در طبیعت ایزوتوپ های فراوانی از عناصر مختلف وجود دارند . امروزه با پیشرفت علم هسته ای ، در آزمایشگاه ها توانسته اند ایزوتوپ های جدیدی از عناصر مختلف تولید کنند بطوری برخی از آن ها در طبیعت وجود دارند.

به مجموع تعداد پروتونها و نوترونهای یک اتم عدد جرمی گفته می شود.
تمام اتمهای یک عنصر پروتونهای یکسان دارند اما تعداد نوترونهایآنها می تواند متفاوت باشد.

عدد جرمی در گوشه بالا و سمت چپ نماد شیمیایی نوشته می شود مثلا اتم کربن در هسته خود ۶ پروتون و ۶ نوترون دارد پس عدد جرمی آن ۱۲ است.  ۱۲C

جدول تناوبی عناصر:
لیستی از کلیه عناصری است که تا کنون شناخته شده است این عناصر به ترتیب عدد اتمی در جدول مرتب شده اند در این جدول که بوسیله مندلیف دانشمند روسی تنظیم شده است در هر خانه جدول نشانه شیمیایی، عدد اتمی و عدد جرمی عنصر نوشته شده است در این جدول به هر ردیف افقی تناوب یا دوره می گویند.
تمامی عناصر یک دوره یا تناوب لایه های الکترونی برابر دارند در هر ردیف از چپ به راست خاصیت فلزی عناصر کاهش و خواص غیر فلزی افزایش می یابد.
ستونهای عمودی جدول تناوبی گروه نام دارد تمامی عناصر یک گروه در لایه آخر تعداد الکترونهای یکسان و خواص شیمیایی مشابهی دارند.در هر گروه از بالا به پایین خواص فلزی افزایش می یابد.

جدول تناوبی عناصر (مندلیف) (Periodic Element Table) نمایشی نموداری (جدولی) از عناصر شیمیایی بوده که بر اساس افزایش عدد اتمی طراحی شده است. این جدول دارای ۷ تناوب (دوره) و ۱۸ گروه بوده که در آن عناصر با خواص مشابه در یک ستون و عناصر با تعداد یکسان الکترون در لایه آخر، در یک دوره (تناوب) قرار می گیرند.

تعداد ۱۱۸ عنصر در جدول تناوبی قرار داشته که از این تعداد، ۱۱۴ عنصر شناخته شده است. هر دوره با یک فلز قلیایی آغاز و به یک گاز بی اثر ختم می گردد، برخی از خواص عناصر جدول تناوبی به صورت متناوب و دارای روندی خاص هستند. عناصر موجود در جدول بر اساس خواص فیزیکی و شیمیایی شان به چند دسته طبقه بندی شده اند که عبارت است از:

۱- فلزات قلیایی

۲- فلزات قلیایی خاکی

۳- فلزات واسطه داخلی

۴- فلزات واسطه خارجی

۵- شبه فلزات

۶- فلزات ضعبف

۷- هالوژن ها

۸- گاز های نجیب

۸ گروه عناصر اصلی را با پسوند A و ۱۰ گروه فلزات واسطه خارجی را با پسوند B کد گذاری کرده اند.

دیمتری مندلیف در ۸ فوریه سال ۱۸۳۴ در سیبری به دنیا آمد و در ۲ فوریه سال ۱۹۰۷ در سن پترزبورگ فوت کرد. او در سال ۱۸۵۶ تحصیلات آکادمیک خود را به پایان رساند و موفق شد در سال ۱۸۶۴ به درجه استادی انستیتو تکنولوژی سن پترزبورگ نائل شود و در سال ۱۸۶۵ استاد دانشگاه ایالتی سن پترزبورگ شد. او اولین کتاب خود را در زمینه اسپکتروسکوپی در سال ۱۸۶۱ نوشت. بیشترین معروفیت مندلیف به دلیل ارائه جدول تناوبی می باشد که در آن ۶۳ عنصر شناخته شده را بر اساس وزن اتمی شان به شکل یک جدول تناوبی مرتب کرد و با عنوان اصول شیمی در سال ۱۸۶۹ به چاپ رساند.

مدل های اولیه جدول تناوبی:

جدول تناوبی امروزی:

ایزوتوپ

ایزوتوپ ها اتمهای یک عنصر هستند که در تعداد نوترون و در نتیجه عدد جرمی با هم تفاوت دارند اما عدد اتمی آنها یکسان است.
مثلا هیدروژن دارای سه ایزوپ است.

ایزوتوپهای یک عنصر خواص فیزیکی (جرم و چگالی) متفاوت اما خواص شیمیایی یکسان دارند         (چون الکترونهای آنها برابر است(
بیشتر عناصر، یک ایزوتوپ معمول و چند ایزوتوپ کمیابدارند به ایزوتوپ های کمیابترناخالصی های ایزوتوپی میگویند

توجه داشته باشید که تعداد نوترونهای در هر اتم از رابطه زیر محاسبه می شود.

یکی از فرض های بدیهی نظریه اتمی دالتون این است که هر یک از اتمهای یک عنصر از هر لحاظ (از جمله جرم) با اتمهای دیگر آن یکسان است. ولی در اوایل قرن بیستم معلوم شد که یک عنصر ممکن است شامل چند نوع اتم باشد که اختلاف آنها با یکدیگر در جرم اتمی است. فردریک سودی اصطلاح ایزوتوپ (از واژه یونانی به معنای هم مکان) را برای اتمهای یک عنصر که که از نظر جرم با یکدیگر تفاوت دارند پیشنهاد کرد.

 

ایزوتوپها، اتمهایی با عدد اتمی مساوی و عدد جرمی متفاوتند. این اتمها دارای خواص شیمیایی بسیار مشابه هم (در اغلب موارد غیر قابل تشخیص) هستند. مثلا در طبیعت دو نوع اتم کلر وجود داردکه هر دو ۱۷ پروتون و ۱۷ الکترون دارند ولی یکی دارای ۱۸ نوترون و دیگری دارای ۲۰ نوترون است. بنابراین، اختلاف ایزوتوپها در تعداد نوترونهای هسته ها آنهاست. بعضی از عناصر فقط به یک شکل ایزوتوپی در طبیعت وجود دارند(مثل سدیم، بریلیم و فلوئور). ولی اغلب عناصر بیش از یک ایزوتوپ دارند.مثلا قلع دارای ده ایزوتوپ است. اصطلاح نوکلید، به طور کلی، برای گونه های اتمی به کار می رود.

سیاری از ایزوتوپها از ایزوتوپها رادیواکتیو هستند ، یعنی ذراتی با فرکانس بالا را از هسته (مرکز) اتمهای خود را ساطع می کنند . از آنها می توان برای دنبال کردن مسیر مواد متحرکی که از دید پنهان هستند ، مانند جریان خون در بدن یک بیمار در بیمارستان ، استفاده کرد.

جریان خون

مقدار کمی از یک ایزوتوپ رادیو اکتیو به درون جریان خون بیمار تزریق می شود . سپس مسیر آن توسط آشکارسازهای خاصی که فعالیت رادیواکتیویته را مشخص می کنند دنبال می شود . این اطلاعات به یک کامپیوتر داده می شود ، که صفحه آن هر گونه اختلالی ، مانند انعقاد خون در رگها ، را نشان می دهد . با استفاده از روشی مشابه ، می توان از ایزوتوپها برای مطالعه جریان مایعات در تاسیسات شیمیایی نیز استفاده کرد.

فرسودگی ماشین آلات

آهنگ فرسودگی ماشین آلات صنعتی را نیز می توان با استفاده از ایزوتوپها اندازه گرفت . مقادیر اندکی از ایزوتوپهای رادیواکتیو به بخشهای فلزی ماشین آلات ، مانند یاتاقانها و رینگ وپیستونها اضافه می شود . سپس سرعت فرسودگی با اندازه گرفتن رادیواکتیویته روغنی که برای روغنکاری این بخشها به کار رفته است مححاسبه می شود.

درباره‌ admin555

تصویر پروفایل از  admin555

جوابی بنویسید