הטבלה המחזורית

מתוך המכלול, האנציקלופדיה היהודית
קפיצה לניווט קפיצה לחיפוש
פירוש נוסף ערך זה עוסק בשיטת מיון היסודות. אם התכוונתם לספרו של פרימו לוי, ראו הטבלה המחזורית (ספר).
דמיטרי מנדלייב, הוגה הטבלה
אחת הצורות של הטבלה המחזורית של מנדלייב, בספרו עקרונות הכימיה משנת 1870 (בתמונה תרגום לאנגלית משנת 1891). בעמודה הימנית ה"מחזור" של היסודות, כיום ידוע שמספר המחזור של מנדלייב קשור למספרי אורביטלים אטומיים.

הטבלה המחזורית או המערכה המחזורית (באנגלית: the periodic table of elements), המכונה טבלת מנדלייב היא שיטת מיון (טקסונומיה) שהוצעה לראשונה על ידי הכימאי הרוסי דמיטרי מנדלייב ב-1869, ומציגה את כל היסודות לפי המספר האטומי והסמל הכימי של האטומים שלהם. מנדלייב גילה מחזוריות בתכונות הכימיות של היסודות, כאשר הם מסודרים מן הקל אל הכבד. בעת שנבנתה הטבלה, המספרים האטומיים היו לא יותר ממספרים סידוריים שניתנו ליסודות על-פי המשקל שלהם, אך 70 שנה מאוחר יותר פותחה תאוריה שהסבירה את הקשר בין המספר האטומי למבנה הפנימי של אטומי היסודות.

בתקופה שבה הציע מנדלייב את שיטתו הוצעו גם שיטות מיון אחרות, למשל שיטה שפותחה על ידי גוסטבוס דטלף הינריכס. בשנת 1865, ארבע שנים טרם הציע מנדלייב את הצעתו , הציע כימאי אנגלי בשם ג'ון ניולנדס לסדר את היסודות בטבלה לפי משקלם האטומי ולפי סדר לו קרא 'חוק האוקטבות' שהיה שאול מאוקטבה מוסיקלית. לפי הסידור הזה כל היסודות חולקו על ידי ניולנדס לשמונה משפחות ומכאן הגיע שמו של החוק שקבע. טבלת מנדלייב נחשבת לשיטה המוצלחת ביותר, שכן הניבויים שלה הם המדויקים ביותר. מנדלייב, באמצעות הטבלה שבנה, הניח את התשתית לתאוריית התורה האטומית. הוא הצליח למצוא קשר בין צפיפות היסודות לאופי התגובה שלהם בתהליכים כימיים. את הגילוי הזה הוא ניצל לפיתוח מודל מתמטי שמאפשר ניבוי של תכונות היסודות על פי צפיפותם. יסודות בולטים שטבלת מנדלייב ניבאה הם סקנדיום, גליום וגרמניום, שלא היו ידועים בעת שנערכה, והתאימו במדויק למקומות החסרים בטבלה ולתכונות המצופות לפי המקום.

מבנה הטבלה

היסודות בטבלה המחזורית מסודרים בצורה מיוחדת, התואמת את סידור האלקטרונים שלהם (הקונפיגורציה האלקטרונית), ומכאן - את תכונותיהם הכימיות:

  • כל אחת מהשורות נקראת מחזור, המחזור הראשון (העליון) מכיל רק שני יסודות (הליום ומימן) המחזיקים במספרים האטומיים 1 ו-2. מספר המחזור מעיד על מספר קליפות האלקטרונים סביב כל גרעין אטום בשורה.
  • ליסודות הנמצאים באותה שורה יש מספר זהה של קליפות אלקטרונים, הנעים במסלולים ובצורות שונות, תלוי ברמת האנרגיה, במגנטיות ובגודל שלהם, כשהקליפה החיצונית של היסודות בקצה השמאלי של הטבלה מכילה אלקטרון בודד, ואילו זו של היסודות בקצה הימני מכילה 8 אלקטרונים (המספר המקסימלי האפשרי; כלומר, קליפתם מלאה לגמרי באלקטרונים). לדוגמה, ליתיום וניאון מכילים שניהם שתי קליפות אלקטרונים, כיוון ששניהם מצויים בשורה השנייה של הטבלה; הקליפה החיצונית של ליתיום מכילה אלקטרון אחד, וזו של ניאון - 8 אלקטרונים. (יוצאת דופן היא השורה הראשונה, בה להליום, היסוד האחרון בשורה, רק שני אלקטרונים).
  • ליסודות הנמצאים באותו הטור (מכונה בהקשר זה קבוצה) יש מספר זהה של אלקטרונים בקליפה החיצונית. היות שלמספר האלקטרונים בקליפה החיצונית השפעה מכרעת על התכונות הכימיות של היסוד, מגלים שלכל היסודות באותו הטור תכונות כימיות דומות והם מהווים ברוב המקרים קבוצה מוגדרת בעלת שם (הלוגנים, מתכות אלקליות ועוד). לכלל זה (בנוגע למספר האלקטרונים בקליפה החיצונית) יש יוצאים מן הכלל במתכות המעבר.

לטבלת מנדלייב כמה חסרונות, העיקרי שבהם הוא הקושי לתאר באמצעותה את תכונותיהן של מתכות המעבר. חלק ניכר ממתכות המעבר מובאות כנספח לטבלה, משום שאין אפשרות לכלול אותן בתוכה. כמו כן היסוד מימן מופיע על-פי הטבלה בטור שאינו מתאים לו מבחינת תכונותיו.

משפחה כימית ← 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1
מחזור ↓
1 2
He
1
H
2 10
Ne 		9
F 		8
O 		7
N 		6
C 		5
B
4
Be 		3
Li
3 18
Ar 		17
Cl 		16
S 		15
P 		14
Si 		13
Al
12
Mg 		11
Na
4 36
Kr 		35
Br 		34
Se 		33
As 		32
Ge 		31
Ga 		30
Zn 		29
Cu 		28
Ni 		27
Co 		26
Fe 		25
Mn 		24
Cr 		23
V 		22
Ti 		21
Sc 		20
Ca 		19
K
5 54
Xe 		53
I 		52
Te 		51
Sb 		50
Sn 		49
In 		48
Cd 		47
Ag 		46
Pd 		45
Rh 		44
Ru 		43
Tc 		42
Mo 		41
Nb 		40
Zr 		39
Y 		38
Sr 		37
Rb
6 86
Rn 		85
At 		84
Po 		83
Bi 		82
Pb 		81
Tl 		80
Hg 		79
Au 		78
Pt 		77
Ir 		76
Os 		75
Re 		74
W 		73
Ta 		72
Hf 		* 56
Ba 		55
Cs
7 118
Og 		117
Ts 		116
Lv 		115
Mc 		114
Fl 		113
Nh 		112
Cn 		111
Rg 		110
Ds 		109
Mt 		108
Hs 		107
Bh 		106
Sg 		105
Db 		104
Rf 		** 88
Ra 		87
Fr

* לנתנידים: 71
Lu 		70
Yb 		69
Tm 		68
Er 		67
Ho 		66
Dy 		65
Tb 		64
Gd 		63
Eu 		62
Sm 		61
Pm 		60
Nd 		59
Pr 		58
Ce 		57
La
** אקטינידים: 103
Lr 		102
No 		101
Md 		100
Fm 		99
Es 		98
Cf 		97
Bk 		96
Cm 		95
Am 		94
Pu 		93
Np 		92
U 		91
Pa 		90
Th 		89
Ac
סדרות כימיות בטבלה המחזורית
מתכות אלקליות מתכות אלקאלי-עפרוריות אקטינידים לנתנידים מתכות מעבר
מתכות מעבר עמידות מתכות למחצה יסודות אל-מתכתיים הלוגנים גזים אציליים


קידוד צבעים למספרים האטומיים:
שחור - יסודות מוצקים בטמפרטורת החדר; כחול - נוזליים, אדום - גזיים. אפור - לא ידוע.
מסומנים בקווקוו תכול - יסודות שאינם מופיעים בטבע והופקו באופן מלאכותי בלבד, רובם מוצקים בטמפרטורת החדר, פרט לקופרניקיום (יסוד מספר 112) ואוגאנסון (יסוד מספר 118).

חלוקות שונות של הטבלה המחזורית

מלבד הטבלה המחזורית הרגילה, שבה היסודות מחולקים לפי מחזור, קבוצה וסוג, ניתן לחלק את היסודות הכימיים לקבוצות אחרות:

לפי מתכות, אל-מתכות ומתכות למחצה

אחת החלוקות החשובות של הטבלה המחזורית היא לשלוש קבוצות:

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 קבוצה
מחזור
‏1
H‏ 		‏2
He‏ 		1
‏3
Li‏ 		‏4
Be‏
‏5
B‏ 		‏6
C‏ 		‏7
N‏ 		‏8
O‏ 		‏9
F‏ 		‏10
Ne‏ 		2
‏11
Na‏ 		‏12
Mg‏
‏13
Al‏ 		‏14
Si‏ 		‏15
P‏ 		‏16
S‏ 		‏17
Cl‏ 		‏18
Ar‏ 		3
‏19
K‏ 		‏20
Ca‏ 		‏21
Sc‏ 		‏22
Ti‏ 		‏23
V‏ 		‏24
Cr‏ 		‏25
Mn‏ 		‏26
Fe‏ 		‏27
Co‏ 		‏28
Ni‏ 		‏29
Cu‏ 		‏30
Zn‏ 		‏31
Ga‏ 		‏32
Ge‏ 		‏33
As‏ 		‏34
Se‏ 		‏35
Br‏ 		‏36
Kr‏ 		4
‏37
Rb‏ 		‏38
Sr‏ 		‏39
Y‏ 		‏40
Zr‏ 		‏41
Nb‏ 		‏42
Mo‏ 		‏43
Tc‏ 		‏44
Ru‏ 		‏45
Rh‏ 		‏46
Pd‏ 		‏47
Ag‏ 		‏48
Cd‏ 		‏49
In‏ 		‏50
Sn‏ 		‏51
Sb‏ 		‏52
Te‏ 		‏53
I‏ 		‏54
Xe‏ 		5
‏55
Cs‏ 		‏56
Ba‏ 		*
 ‏72
Hf‏ 		‏73
Ta‏ 		‏74
W‏ 		‏75
Re‏ 		‏76
Os‏ 		‏77
Ir‏ 		‏78
Pt‏ 		‏79
Au‏ 		‏80
Hg‏ 		‏81
Tl‏ 		‏82
Pb‏ 		‏83
Bi‏ 		‏84
Po‏ 		‏85
At‏ 		‏86
Rn‏ 		6
‏87
 Fr‏ ‏ 		‏88
Ra‏ 		**
 ‏104
Rf‏ 		‏105
Db‏ 		‏106
Sg‏ 		‏107
Bh‏ 		‏108
Hs‏ 		‏109
Mt‏ 		‏110
Ds‏ 		‏111
Rg‏ 		‏112
Cn‏ 		‏113
Nh‏ 		‏114
Fl‏ 		‏115
Mc‏ 		‏116
Lv‏ 		‏117
Ts‏ 		‏118
Og‏ 		7

* לנתנידים ‏57
La‏ 		‏58
Ce‏ 		‏59
Pr‏ 		‏60
Nd‏ 		‏61
Pm‏ 		‏62
Sm‏ 		‏63
Eu‏ 		‏64
Gd‏ 		‏65
Tb‏ 		‏66
Dy‏ 		‏67
Ho‏ 		‏68
Er‏ 		‏69
Tm‏ 		‏70
Yb‏ 		‏71
Lu‏
** אקטינידים ‏89
Ac‏ 		‏90
Th‏ 		‏91
Pa‏ 		‏92
U‏ 		‏93
Np‏ 		‏94
Pu‏ 		‏95
Am‏ 		‏96
Cm‏ 		‏97
Bk‏ 		‏98
Cf‏ 		‏99
Es‏ 		‏100
Fm‏ 		‏101
Md‏ 		‏102
No‏ 		‏103
Lr‏
מקרא צבעים
מתכות מתכות למחצה יסודות אל-מתכתיים

לפי בלוקים

הטבלה המחזורית מחולקת לבלוקים
ערך מורחב – אורביטל אטומי

האלקטרונים באטום מסודרים בקליפות, על פי תורת הקוונטים. הקליפות מציינות באופן מקורב את האנרגיה של האלקטרונים בהן ואת המרחק מהגרעין. בממוצע, בקליפה בעלת אנרגיה גבוהה יותר האלקטרונים רחוקים יותר מהגרעין. הקליפות מסומנות במספרים: 1, 2,... וכן הלאה. הקליפות עצמן מחולקות לאורביטלים אטומיים לפי התנע הזוויתי של האלקטרונים בהן. האורביטלים מסומנים באותיות: s,‏ p, ‏d,‏ f. אורביטלים שונים מציינים אנרגיה שונה: אורביטל s הוא בעל האנרגיה הנמוכה ביותר, אחריו p, וכן הלאה.

האלקטרונים באטום נמצאים באורביטל בעל האנרגיה הנמוכה ביותר, וכשהיא מתמלאת הם ממלאים את הרמה הבאה. מכאן נגזר גם המבנה של הטבלה המחזורית, והבלוקים הצבעוניים באיור.

קליפה s יכולה להכיל 2 אלקטרונים, ולכן שני היסודות הראשונים בכל שורה משויכים אליה (שורה ראשונה מתאימה לקליפה 1s שורה שנייה 2s וכן הלאה). קליפה p יכולה להכיל עד ששה אלקטרונים, ומכילה את ששת הטורים האחרונים (13-18). קליפה d מכילה עד 10 אלקטרונים ומשויכות אליה מתכות המעבר וכן יסודות הטור 12: אבץ, קדמיום וכספית (שאינם מתכות מעבר מכיוון שקליפה d שלהם מלאה בכל מצבי החמצון). קליפה f מכילה עד 14 אלקטרונים ומכילה את הלנתנידים והאקטינידים.

שם ומסה אטומית

ערך מורחב – איזוטופ

המספר של יסוד בטבלה המחזורית נקרא המספר האטומי, והוא מציין את מספר הפרוטונים שבגרעין. מספר זה קובע את סוג האטום, לדוגמה לחמצן 8 פרוטונים בגרעינו.

בנוסף לפרוטונים נמצאים בגרעין נייטרונים, אשר אינם משפיעים על התכונות הכימיות של האטום אך משפיעים על מסתו ועל התכונות הגרעיניות שלו. אטומים בעלי אותו מספר אטומי אך מסה אטומית שונה נקראים איזוטופים שונים של אותו יסוד, והם נבדלים זה מזה רק במספר הנייטרונים.

מסת הנייטרונים שווה בקירוב למסת הפרוטונים. המסה האטומית היא המסה של האטום, הנמדדת ביחידות מסה אטומית מאוחדת (u) ושווה בקירוב לסך מסת הפרוטונים והנייטרונים.

יסוד יסומן עם שמו ומסתו האטומית, לדוגמה האיזוטופ הנפוץ של ברזל יסומן כ-56Fe. מספרו האטומי 26, ומסתו המדויקת 55.935amu, הקרובה למספר הפרוטונים ועוד הנייטרונים (56).

גודל דומה למסה האטומית הוא מסה אטומית יחסית, שהיא המסה של היסוד משוקללת כפי שהוא מצוי בטבע, כלומר תערובת של איזוטופים שונים של היסוד על פי תפוצתם. גודל זה יחסי למסה מולרית, שהיא המסה של מול אחד של אטומים (‎6.022×1023‎ אטומים) של אותו יסוד כפי שהוא מצוי בטבע, ונמדדת בגרמים. המסה המולרית בגרמים שווה, על-פי ההגדרה, למסה האטומית היחסית ביחידות מסה אטומית.

עם לנתנידים ואקטינידים

הטבלה המחזורית
H He
Li Be B C N O F Ne
Na Mg Al Si P S Cl Ar
K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
Cs Ba La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
Fr Ra Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Nh Fl Mc Lv Ts Og
מתכות אלקליות מתכות אלקליות-עפרוריות לנתנידים אקטינידים מתכות מעבר מתכות מעבר עמידות מתכות למחצה אל-מתכות הלוגנים גזים אצילים תכונות כימיות לא ידועות

תצורות אלטרנטיביות לסידור היסודות

  • כיוון שעומד הגיון מאחורי סידור הטבלה, ובכלל במהות היסודות השונים לפי סדר עולה במספר אטומי, לעיתים מעוצבות צורות אלטרנטיביות להצגת היסודות[1].
  • גם ניתן למצוא צורות אינפוגרפיות שונות לטבלה.
  • יש טבלאות המסודרות בצורה הרגילה, אך במיקום היסודות יש גם תמונה (אם אפשרית) של היסוד בטמפרטורת החדר[2], או של שימוש נפוץ באותו יסוד[3].
  • הטבלה מהווה גם השראה לטבלאות אחרות בנושאים שונים, שלאו דווקא קשורים ליסודות עצמם[4].

ראו גם

לקריאה נוספת

קישורים חיצוניים

ויקישיתוף מדיה וקבצים בנושא הטבלה המחזורית בוויקישיתוף

הערות שוליים

  1. ^ דרכים אחרות לסדר את היסודות
  2. ^ טבלת היסודות בטמפרטורת החדר
  3. ^ טבלת שימוש נפוץ ביסודות
  4. ^ טבלאות בהשראת הטבלה המחזורית
הערך באדיבות ויקיפדיה העברית, קרדיט,
רשימת התורמים
רישיון cc-by-sa 3.0

הטבלה המחזורית27221324

אוחזר מתוך "https://www.hamichlol.org.il/w/index.php?title=הטבלה_המחזורית&oldid=2795355"