headline





טבלה מחזורית



מבנה האטום


לפני שנוכל להבין את חוקי טבלת היסודות של מנדלייב נצטרך לרענן את זיכרוננו במעט מונחים של כימיה בסיסית. אטום הוא החלקיק הקטן ביותר של כל חומר אשר אינו ניתן יותר לחלוקה. גודלו של אטום אחד הנו כרבע אנגסטרום ([אנגסטרום]1 = 10-10[מטר] או בלעז [Å] = 10-10[m]). כל חומר מורכב ממספר עצום של אטומים בודדים. מאוחר יותר התברר כי מבנה האטום בכל זאת ניתן לחלוקה לנויטרונים (חלקיקים חסרי מטען חשמלי), לפרוטונים (חלקיקים בעל מטען חשמלי חיובי) ולאלקטרונים (חלקיקים בעלי מטען חשמלי שלילי). הנויטרונים והפרוטונים בעלי המשקל הכבד והדומה נמצאים במרכז האטום הקרוי גרעין. האלקטרונים, חסרי המשקל כמעט, סובבים את הגרעין במסלולים מעגליים אקראיים, אך בעלי רדיוס הנקבע לפי רמת האנרגיה הטעונה.

באיור למטה מתואר מבנה אטום של בריליום שסימנו בטבלה Be ומורכב מארבעה נויטרונים ומארבעה פרוטונים בגרעין אותו סובבים ארבעה אלקטרונים.

מבנה האטום



מכיוון שהרוב המוחלט של המסה והמשקל של האטום נובע מהנויטרונים והפרוטונים, מספרם של אלה יקבע גם את מסת החומר כמו גם תכונות כימיות רבות אחרות. מספר הנויטרונים והפרוטונים באטום הוא על פי רוב זהה (למעט חומרים איזוטופים). לכן, ניתן לקבוע את תכונותיו של חומר מסוים על פי מספר הפרוטונים הנמצאים בגרעין אטום בודד שלו ולהיפך.

יסודות כימיים ותכונותיהם


היה זה כימאי בריטי בשם
ג'וֹן נְיוּלָנְדְס (John Newlands)
אשר הציע לראשונה לסדר את היסודות במדרג לפי גודל המסה. ניולנדס נולד ב- 26 לנובמבר 1837, בלונדון. שם גדל ולמד במכללה המלכותית לכימיה. בשל היותו צאצא למהגרים איטלקיים (מצד אמו) הוא חש צורך והצטרף בהתנדבות בשנת 1860 למאמציו של
ג'וֹזֶפֵה גָארִיבַּלְדִי (Giuseppe Garibaldi)
לאחד את איטליה.

בשנת 1863 הוא החל לסדר את היסודות בטבלה לפי משקלן האטומי. אך הטבלה שניולנדס עבד עליה לא הייתה משכנעת מספיק. הוא לא השאיר רווחים בטבלה ליסודות שטרם התגלו, לא הקפיד לסדר את היסודות לפי משקל אטומי עולה, כלל כמה טעויות בערכי היסודות ואף שם כמה באותה משבצת של משקל אטומי. הטבלה לא הייתה מסודרת ומחולקת לפי תכונות היסודות. כאשר ניסה ניולנדס להציג את טבלת היסודות שהכין בשנת 1865 הוא נדחה בלעג שיכל באותה מידה לסדר את היסודות לפי האלפבית. טבלתו לא זכתה להתפרסם בירחון ה- "חברה הכימית" הבריטית.
ככל הנראה טעותו נבעה מקיבעון מחשבתי. ניולנדס הבחין כי בין מספר יסודות דומים קיים מרווח של שבעה יסודות. הדבר הזכיר לו את המרווח של שבעה אוקטבות בכלי נגינה. ניולנדס אילץ את הטבלה להתאים עצמה לחוק מרווח שבעה האוקטבות המלאכותי ולא הותיר מקום ליסודות חדשים, על אף שבאותה תקופה הם התגלו מידי פעם בפעם.
בשנת 1868 מונה למפקח כימי במזקקה לייצור סוכר, שם עבד עד שנת 1886.
ניולנדס נפטר ב- 29 ליולי 1898.

לוּתֵר יוּלִיוּס מַאיֵיר (Lothar Julius Meyer)
נולד בגרמניה בשנת 1830. בשנת 1864 הוא הגה סידור של 28 יסודות בסיסיים בלבד בטבלה לפי משקלם העולה. בשנת 1868 הוא סידר גם יסודות מתכתיות במדרג עולה של משקל אטומי. אך לצערו הוא לא פרסם את עבודתו, אלא רק כעבור שנתיים, לאחר שכבר מישהו אחר הקדים ופרסם עבודה דומה. יש גם לציין שמאייר לא ראה את החלוקה לקבוצות לפי התכונות הכימיות של היסודות כפי שמתחרהו אכן ראה.

היה זה כימאי אחר ממוצא רוסי,
דֶמִיטְרִי מָנְדֵלְיֵיב (Dmitri Mendeleev)
, שהציע במאמר שפרסם לסדר את היסודות לא רק לפי מסותיהן אלא גם לפי תכונותיהן האחרות. את גרסתו הראשונה לטבלה המחזורית הוא פרסם בשנת 1869.

הטבלה המחזורית


מנדלייב נולד בסיביר בשנת 1834. הוא סיים ללמוד מדעים בסנט פטרסבורג בשנת 1856, והמשיך את דרכו באוניברסיטה בסגל האקדמי. מנדלייב אהב מאוד ללמד ונהנה להסביר ולשוחח בענייני מדע גם עם האנשים הפשוטים. לקראת סוף שנות השישים הוא עבד על ניסוח שמונה עקרונות חוקי המחזוריות של היסודות. להגיע אל אותן עקרונות הייתה משימה לא קלה עליה עבדו מספר אנשים שונים במקביל ברחבי אירופה. המשימה לא הייתה קלה מכיוון שרק כשישים יסודות מתוך המעל ל-100 יסודות היו ידועים באותה תקופה. יותר מכך, למקצת מהיסודות אף הוערך מספר אטומי שגוי.

למרות קשיים אלו הצליח מנדלייב לשים לב לחוקי המחזוריות, על פיהן ניסח את שמונה העקרונות הבאים:
1. היסודות, אם יסודרו לפי מספר אטומים עולה, יראו מחזוריות בתכונותיהם.
2. יסודות בעלי תכונות כימיות דומות יהיו או בעלי מספר עוקב של אטומים או בעלי הפרש שווה של מספר אטומים אחד מהשני.
3. סידור היסודות או קבוצות היסודות במדרג עולה לפי מספר האטומים בהם מתיישב גם לפי הערכיות הכימית שלהם.
4. הגזים הכי נפוצים הם אלה בעלי מספר אטומי נמוך.
5. גודל המשקל האטומי של כל יסוד קובע את תכונותיו.
6. יש לצפות להימצאותם של יסודות שטרם נתגלו (ומיקומם מופיע כחסר בטבלה)
7. יש לתקן את הערכה של המספר האטומי ליסודות כדי שיצייתו לחוקיות הטבלה.
8. מספר תכונות של היסודות ניתנים להסקה מהטבלה.

מעקרונות אלו, בשנת 1869, הוא פרסם תחת מאמר בשם "עקרונות הכימיה" (Principals of Chemistry) טבלה המסדרת את 63 היסודות שהיו ידועים בתקופתו. הסידור בטבלה נערך ע"י מדרג עולה לפי מספר האטומים בכל יסוד תוך קיבוץ יחד יסודות בעלי תכונות דומות. בעזרת סידור זה הצליח מנדלייב להצביע על טעויות בהערכת מספר האטומים בכמה יסודות וגם לשער אילו יסודות עוד טרם התגלו ומהם תכונותיהם. שלושה יסודות חדשים התגלו עוד בימי חייו: גליום (Gallium), סקנדיום (Scandium) וגרמניום (Germanium). גילויים של יסודות חדשים אלה אישש את הנכונות וההיגיון בסידור הטבלה שהציע.

הטבלה המחזורית



כך למשל, אטום אחד של מימן שסימנו H מכיל פרוטון אחד בלבד. מכיוון שהוא מכיל רק פרוטון אחד מסתו קטנה ומשקלו הקל ביותר מבין כל היסודות. החומר הקל הבא אחריו הנו הליום שסימנו He ומכיל שני פרוטונים באטום אחד. חומרים קלים אלו הנם למעשה גזים והם קלים מן האוויר. גזים אלו שימשו בעבר לריחופם של ספינות אוויר.

מסידור זה של הטבלה המחזורית ניתן לזהות בנקל חומרים בעלי תכונות דומות. למשל קבוצת ה- "גזים האצילים" (גזים שאינם יוצרים תרכובת) נמצאים בעמודה הימנית הקיצונית וכוללת גזים כמו הליום וניאון. קבוצת המתכות הבסיסיות נמצאת בטור השמאלי הקיצוני החל מליתיום עד לברזל.

מנדלייב זכה לאחר מותו שיסוד אחד בטבלה ייקרא על שמו, מנדלביום, שמיקומו בטבלה הוא 101 וסימונו Md.

בחייו האישיים נחל מנדלייב פחות הצלחה. נישואיו הראשונים לא צלחו. אהבה רבה לא הייתה שם, ומנדלייב מיעט לבלות בחברת אשתו. למעשה, כך מסופר, שכשאשתו שאלה אותו אם הוא נשוי לה או למדע השיב לה מנדלייב כי הוא נשוי לשניהם, אלא אם ביגמיה אסורה או אז הוא נשוי רק למדע. ביגמיה אכן הייתה אסורה ברוסיה.
מנדלייב התגרש ונישא בשנית, אך לפי הדת האורתודוכסית הוא עדיין נחשב כגבר נשוי ולכן מעתה כביגמיסט. כשאיש אצולה רוסי אחר הואשם על היותו ביגמיסט הוא הסב את תשומת לבו של הצאר הרוסי לכך שגם מנדלייב בעצם ביגמיסט, על כן יש לשפוט גם אותו. אך למגינת לבו השיב לו הצאר הרוסי בפשטות,

"למנדלייב יש שתי נשים, זה נכון, אבל לי יש רק מנדלייב אחד".



לשנים: 1990-2000

■...■...■...■...■ | שלום | ■...■...■...■...■



[ עמוד ראשי - המצאות | מתמטיקה קדומה | מספרים אי-רציונליים | משפט פיתגורס | גיאומטריה אוקלידית | אלגברה | התפתחות הסְפַרוֹת | משוואות קוביות וקווארדיות | מספרים מורכבים | לוגריתם | חשבון דיפרנציאלי ואינטגראלי | עיקרון הציפה | זכוכית מגדלת | משקפיים | מיקרוסקופ | טלסקופ | חוק סְנֵל | חוק בויל | חוקי התנועה | עיקרון ברנולי | שלושת חוקי התרמודינמיקה | טבלה מחזורית | מדידת מהירות האור | כוח לורנץ | קרינת רנטגן | טרנספורמצית לורנץ | תורת היחסות הפרטית | גילוי האטום | תורת היחסות הכללית | חשמל | חוק קולון | חוק אוהם | חוקי קירכהוף | נורת להט | מנוע קיטור | מנפה כותנה | מצלמה | מקרר | מזגן | מחשב | מכבש דפוס | כתב ברייל | טלגרף | טלפון | רדיו | טלוויזיה | כדור פורח | מצנח | רכבת | אופניים | מכונית | אווירון מדחף | מטוס סילון | אבק שריפה | תותח | רובה מוסקט | מרגמה | אקדח | מוקש | מקלע | רובה-מטען | הוביצר | תת-מקלע | רימון-יד | טנק | רובה-סער | פצצת אטום | תורת האבולוציה | פסטור | תיאוריית התורשה | פניצילין ]