تاریخچه ی جدول تناوبی:
در اوایل سدهی نوزدهم میلادی، شباهت شیمیایی و فیزیکی عناصر توجه شمیدانها را به خود جلب کرد.در سالهای 1817 و 1829 یوهان دوبراینر مقالههایی منتشر کرد و در آنها خواص مجموعههای سهتایی از فلزات را مورد بررسی قرار داد(Ca, Sr, Ba; Li, Na, K; Cl, Br, I; S, Se, Te) . عناصر هر مجموعه دارای شباهتهایی هستند و وزن اتمی عنصر دوم در هر مجموعه تقریبا میانگین اوزان اتمی دو عنصر دیگر است.
در سالهای بعد بسیاری از شیمیدانها برای طبقهبندی عناصر به صورت گروهها، بر مبنای شباهت خواص آنها تلاش کردند.طی سالهای 1863و 1866، جان نیوزلند «قانون اکتاو»های خود را پیشنهاد کرد. نیوزلند تاکید کرد که وقتی عناصر را بر حسب افزایش وزن اتمیشان فهرست میکند، عنصر هشتم به عنصر اول شباهت دارد،عنصر نهم به عنصر دوم، و همینطور نیوزلند، این رابطه را با اکتاهای موسیقی مقایسه کرد. متاسفانه، رابطه واقعی پیچیدهتر از آن است که نیوزلند تصور میکرد. زمانی که او قانون قانون اکتاوهای خود را پیشنهاد کرد، کار او تا حدودی ساختگی به نظر میرسید و سایر شیمیدانها اعتنایی به آن نکردند.اما، سالها بعد به خاطر این کار، نشان دیوی به وسیلهی انجمن پادشاهی به نیوزلند داده شد.
دوران جدید طبقهبندی عناصر از کارهای یولیوس موتار مایر(1896) و به ویژه دیمتری مندلیف(1869) ریشه گرفت. مندلیف قانون تناوبی را مطرح کرد که میگفت: وقتی عناصر را به ترتیب افزایش وزن اتمیشان مطالعه میکنیم، شباهتهایی در خواص آنها به صورت تناوبی،مشاهده میشود. درجدول مندلیف، عناصر به گونهای تنظیم شده بودند که عناصر شبیه به هم در ستونهای عمودی موسوم به گروه ظاهر میشدند.
برای قرار دادن عناصر مشابه در زیر یکدیگر، مندلیف مجبور شد در جدول خود جاهای خالی برای عناصر کشف نشده منظور کند. او بر اساس سیستم خود توانست خواص سه عنصر کشف نشده را پشبینی کند. کشف اسکاندیم، گالیم و ژرمانیم که خواص هر یک از آنها به خواص پیشبینی شده توسط مندلیف شباهت فراوانی داشت،اعتبار سیستم تناوبی را نشان داد. وجود گازهای نجیب (Rn, Xe, Kr, Ar, Ne, He) توسط مندلیف پیشبینی نشد. اما، پس از کشف آنها در سال های 1892 تا 1898 این عناصر به خوبی در جدول تناوبی قرار گرفتند.طرح جدول تناوبی چنان بودکه سه عنصر (I, Ni, K) خارج از ترتیب تعیین شده با افزایش وزن اتمی، قرار میگرفتند. مطالعه بعدی طبقهبندی تناوب، بسیاری از شیمیدانها را متوجه این امر ساخت که خاصیت بنادی دیگری، علاوه بر وزن اتمی، میتواند عامل خصلت تناوبی مشاهده شده باشد. پیشنهاد شد که این خاصیت بنیادی، از جهتی به عدد اتمی که در آن زمان فقط یک شماره سادهی به دست آمده از سیستم تناوبی بود، بستگی دارد.
قانون تناوبی موزلی:
کار هنری موزلی در سالهای 1913 و 1914 این مسئله را حل کرد. وقتی اشعهی کاتدی پر انرژی بر روی یک هدف متمرکز میشود، اشعهی X تولید میشود. این تابش X را میتوان به اجزای آن با طولموجهای متفاوت تفکیک کرد و طیف خطی به دست آمده را روی یک صفحه عکاسی به ثبت رساند. وقتی عناصر مختلف به عنوان هدف به کار برده شوند، طیفهای اشعه X متفاوتی به دست میآید؛ هر طیف فقط از چند خط تشکیل شده است.
موزلی، طیف اشعهی X 38 عنصر با عدد اتمی بین 13( آلمینیم) و 79( طلا) را مطالعه کرد. او با بررسی خطهای مشابه در طیف این عناصر، دریافت که بین جذر فرکانس خط طیفی و عدد اتمی عنصر مربوطه رابطهای خطی وجود دارد.به بیان دیگر، وقتی که عناصر به ترتیب افزایش عدد اتمیشان مرتب شوند، جذر فرکانس خط طیفی از یک از عنصر به عنصر بعدی همیشه به مقدار ثابتی افزایش مییابد.
به این ترتیب موزلی توانست بر مبنای اشعهی X، عدد اتمی صحیح هر عنصر را تعیین کند. او با این روش توانست مسئله طبقهبندی عناصری که وزن اتمی آنها با عناصر همسایهشان همخوانی نداشت (I, Ni, K) را حل کند. موزلی، همچنین نشان دادکه از Ce58 تا lu71 باید 14 عنصر در جدول تناوبی به دنبال لانتانم قرار گیرند. نمودار موزلی نشان داد که باید 4 عنصر کشف نشده ( با اعداد اتمی 43، 61، 72، 75) قبل از عنصر شماره 79 (یعنی طلا) وجود داشته باشند. قانون تناوبی بر مبنای کار موزلی دوباره تعریف شد: خواص فیزیکی و شیمیایی عناصر، توابع تناوبی عدد اتمی هستند.
اعداد اتمی موزلی با بارهای هستهای محاسبه شده فوسط رادرفورد بر مبنای پراش ذرات آلفا، سازگاری تقریبی داشت. در نتیجه موزلی پیشنهاد کرد که عدد اتمی، Z، شمارهی واحدهای بار مثبت در هستهی اتم است. او گفت: «کمیتی بنیادی در اتم وجود دارد که از عنصری به عنصر دیگر، با اندازههای معین افزایش مییابد. این کمیت فقط میتواند بار مربوط به هستهی مرکزی مثبت باشد.»
برگرفته شده از کتاب شیمی عمومی1 نوشتهی چادرلز مورتیمر ویرایش ششم ترجمهی عیسی یاوری نشر علوم دانشگاهی