مفهوم العنصر

العنصر: هو مادة كيميائيّة خالصة، تكون مُترابطة لايمكن تجزأتها، تتكون من ذرّة واحدة فريدة من نوعها، يحتوي كل عنصر على عدد ذري يميّزه عن غيره من العناصر، حيث تندرج هذه العناصر إلى عدةّ تصنيفات فمنها مايكون فلزيّ أو لافلزيّ، وقد يُصنف بعضها إلى أشباه الفلزّات.

يتم ترتيب وتنظيم العناصر الكيميائية في الجدول الدوري، لكل عنصر دورة أو مجموعة ينتمي إليها، كما أن لكل عنصر رمزاً خاصاً به لايمكن لعنصر آخر أن يأخذ ذلك الرمز.

اكتشاف العناصر الكيميائية

تم اكتشاف العناصر في العديد من الأماكن والعديد من الأشكال، حيث أن هناك مجموعة من العناصر تُمثل كل ماهو موجود على سطح الارض من كواكب ونجوم ومجرّات وأجرام سماوية، وهناك مجموعات أُخرى قد تكون مستقرة وثابتة لاتتغير وقد تكون غير مستقرة وغير ثابتة مما يعني أنّها من الممكن أن تتغير من عنصر لآخر وذلك بالاعتماد على نشاط العنصر الإشعاعي.

ففي بداية وجود الحياة وبالاعتماد على نظرية الانفجار العظيم؛ فإن الكون منذ البداية كان يحتوي على غازي الهيليوم والهيدروجين فقط، ومع استمرار الانفجار واستمرار الحياة تجمعّت هذه الغازات مع بعضها البعض حتى أدت إلى تكوين المجرّات والنّجوم، حيث بدأت درجة الحرارة ترتفع بشكل كبير الأمر الذي أدّى إلى حدوث الاندماج النووي والعديد من التفاعلات.

ونتيجةً للاندماج النووي بدأ كل من الهيليوم والهيدروجين بالاتّحاد والالتحام مع بعضهما البعض مما أدّى إلى تكوين عناصر جديدة ومختلفة لها كتلة أكبر من كتلة تلك العناصر. يُعتبر العنصر مادة نقيّة لايمكن أن تتحلل، كما أنّه من الممكن أن يتحول إلى عنصر آخر بفعل حدوث التفاعلات الكيميائيّة، لكنه يتحول من عنصر لآخر عند حدوث تفاعلات نووية؛ نظراً لكونها تفاعلات فيزيائيّة وليست تفاعلات كيميائيّة.

يتم تحديد نوع العنصر بناءً على العدد الذرّي للعنصر، في حين يتم تحديد الكتلة الذرية للعنصر بناءً على عدد البروتونات والنيوترونات معا، حيث يتساوي عدد كل من البروتونات والنيوترونات في النواة الذرية، في حين يزداد عدد النيوترونات عن عدد البروتونات في العناصر الثقيلة.

كما أنّ مصطلح العنصر الكيميائيّ يُطلق على المادّة التي لا يمكن أن تتحلل إلى مواد أقل وأبسط منها وذلك بالاعتماد على العمليات الكيميائيّة العاديّة، هذا وقد تُعتبر هذه العناصر المصدر الرئيسيّ لجميع المواد ووفرتها المتواجدة في جميع أنحاء العالم.

إضافةً إلى كل ماورد ذكره فإنّ العناصر الكيمائيّة تُعتبر سرّ الحياة؛ نظراً لأنّ كل المواد المُفيدة والمُهمّة الموجودة في جميع مجالات الحياة زراعية كانت أو صناعية فإنّها في الأصل كانت عبارة عن عناصر، حيث أنّ كل عنصر من هذه العناصر يمر بمراحل بدائيّة لتأتي بعد ذلك المراحل التطوريّة وتُشير هذه المراحل إلى الأطوار الثّلاث التي يمرّ بها كل عنصر كيميائيّ.

رموز العناصر

يتم منح كل عنصر من العناصر الكيميائيّة إضافةً إلى رقمه الذريّ رمزاً خاصاً به يُميزه عن غيره من باقي العناصر، حيث يكون الرمز حرف أو حرفين لكل عنصرمع ضرورة وضع الحرف الثاني بالحروف الصغيرة مثلاً المغنيسيوم يرمز له بالرمز”Mg”، وفي العادة يُؤخذ الرّمز من أول حرف للعنصر مثلاً يُرمز للهيدروجين بالرّمز”H”، وللنيتروجين بالرمز”N”، وهكذا.

خصائص العناصر الكيميائيّة

• العدد الذرّي: يُعبر عن عدد البروتونات الموجودة في نواة الذرة، كما أنّه يُعبر عن العدد الكلّي للإلكترونات الموجودة في الذرّة التي تكون مُتعادلة الشُّحنة، حيث يتم من خلال هذا العدد تحديد ومعرفة نوع العنصر الموجود في الجدول الدوري، فمثلاً إذا كان العدد الذرّي يساوي واحد فهذا يدل على عنصر الهيدروجين، في حين يدل العدد الذري٢ على عنصر الهيليوم وهكذا.

• الكُتلة الذريّة: تُشير إلى مجموع كل من البروتونات والنيوترونات التي توجد في نواة تلك الذرة، حيث أنّه ومن الممكن أن تحتوي ذرات العنصر الكيميائيّ نفسه على أعداد مُختلفة من النيوترونات؛ الأمر الذي يجعلها تمتلك كتل ذريّة مُختلفة عن بعضها، هذا وقد يتم قياس وتحديد الكتلة الذريّة للعنصر عن طريق استخدام مطياف الكتلة.

• الكهروسلبية: هي طريقة يتم من خلالها قياس قدرة الذرة على جذب واستقطاب الإلكترونات الموجودة في الرّوابط الكيميائيّة، حيث يعتمد نوع هذه الرّابطة على فرق السالبية الكهربائيّة الموجودة بين ذرّات العناصر المُتداخلة فيها، ويتم قياس هذه الخاصيّة باستخدام مقياس باولنج أو مقياس مولكين.

• الكثافة: تُعبر كثافة العنصر عن عدد وحدات العنصر الموجودة في حجم مُحدد، حيث أنّ كل عنصر يمتاز بكثافة خاصة به، يتم قياسها وتقديرها بوحدة الكيلوجرام لكل متر مكعب، حيث أنّه وفي أغلب الأحيان يتم التّعبير عن كثافة العنصر برسم بياني يربط مابين درجات الحرارة والضّغط؛ نظراً لتأثير العنصر بهما.

• نقطة الانصهار: تُشير إلى درجة الحرارة التي يبدأ عندها العنصر بالتحوّل من الحالة الصّلبة إلى الحالة السائلة، حيث تبدأ هذه العمليّة عندما يكون كل من الطور السائل والصلب للمادة في حالة اتزان، كما أنّ درجة الانصهار تعتمد على مجموعة من العوامل الأمر الذي يجعلها تختلف من عنصر لآخر.

• نقطة الغليان: تُعبّر عن درجات الحرارة التي يبدأ عندها العنصر بالتحوّل من الحالة السائلة إلى الحالة الغازية، كما أنّه ومن الممكن أن يتحوّل العنصر إلى الحالة الغازيّة عندما تكون درجة الحرارة أقل من درجة حرارة الغليان وذلك في أثناء عمليّة التبخر، هذا وقد يتم تعريف الغليان على أنّه عملية تحدث لجميع الجزيئات الموجودة في كلّ مكان للسائل الذي يتعرّض للتبخر.

• النّظائر: هي شكل من أشكال ذرّات العناصر الكيميائيّة، لها نفس العدد الذري، لكنها تختلف في الكتلة الذرية، إضافةً إلى تشابه خصائص كل من الذرة ونظيرها؛ وذلك لأن خصائص الذرة تعتمد بشكل رئيسي على عدد البروتونات الموجودة في النواة إضافةً إلى اعتمادها على عدد الالكترونات التي تدور ضمن الغلاف النووي لتلك العناصر.

• التّكوين الإلكترونيّ: تُشير هذه الخاصية إلى ترتيب الإلكترونات في الذرة أو الجزيء، كما أنّها تُحدّد مكان تواجد الإلكترونات في المدارات سواءً أكانت مدارات ذريّة أو جزيئية.

• طاقة التأيُّن الأولى: مقدار الطّاقة اللّازمة لنزع وفقد إلكترون من الذرّة، ومن الممكن القول أنّ هذه الطاقة تُشير إلى مقدار الطاقة اللّازمة لفصل الإلكترونات التي ترتبط بنواة الذرة وهي في الحالة الغازية بشكلٍ قليل، سميت بالأولى لانّه يتم نزع الإلكترون الأوّل الموجود في الذرة.

• طاقة التأيُّن الثانية: تقوم هذه الخاصيّة بتكملة مابدأت به طاقة التأين الأولى، تعمل هذه الطاقة على قياس وتحديد درجة صعوبة نزع الإلكترون من الذرّة الثانية وتخليصها منها.

• الإمكانات القياسيّة: تُستخدم هذه الخاصية لتحديد وقياس رد فعل العنصر عند البدء بعملية الأكسدة عندما يصل إلى حالة توازنه، فكلما اقتربت هذه القياسات باتجاه الصفر بدأت ردّة فعل العنصر بتخفيض الإلكترونات، يتم قياس هذه الخاصية بالفولت.

أهمية العناصر الكيميائية

• تدخل العناصر الكيميائيّة في جميع مجالات ونشاطات الحياة، حيث أنّها تُستخدم في صناعة اللّدائن والبلاستيك وذلك من خلال فصل مكونات هذه المواد من خاماتها الأوليّة، ليتم بعد ذلك تشكيلها وتحويلها إلى بوليمرات تترابط مع بعضها البعض بسلاسل طويلة.

• يتم من خلالها صناعة أنواع مُتعددة من الطلاء والدهانات والأصباغ، فمثلاً تحدث عملية صناعة الطلاء في وسط زيتي قد يكون ذائباً أو مائيّاً، إضافةً إلى أنّ هذه المادة قد تكون عضويّة أو غير عضويّة.

• تدخل العناصر الكيميائيّة بشكل كبير في صناعة الأدوية والعديد من المُستحضرات الكيميائيّة، حيث تعمل هذه العناصر على ضبط معايير ومكوّنات هذه الأدوية.