بحث عن العناصر والمركبات

تُعرف العناصر الكيميائية على أنها ذرات دقيقة، لها عدد ذري، هو عدد الإلكترونات في مدارات الطاقة لها، تتكون من نواة تحتوي مجموعة من البروتونات، والنيوترونات. أما المركبات الكيميائية فهي عبارة عن مواد تتكون من عنصرين أو أكثر، بنسب معيّنة، ويعبّر عنها بصيغة جزيئيّة، تحتوي رموز العناصر المشاركة في تكونها مع نسبها، مثل مركب الماء (H2O). تختلف صفات المركبات عن صفات العناصر المكوّنة لها. في هذا المقال نستعرض معا بحثا عن الفرق بين مفهوم العناصر والمركبات مع تناول تكافؤاتها ورموزها وأبرز استخداماتها.

مفهوم العناصر والمركبات

العنصر الكيميائي هو المادة التي لا يُمكن تغييرها لمادة أخرى، أو تقسيمها عن طريق استخدام الوسائل الكيميائية، وتشكل العناصر اللبنة الكيميائية الأساسية للمادة، والتي يمكن تحديدها تبعاً لعدد البروتونات الموجودة في النواة الذرية للعنصر المحدد، حيث تحمل جميع ذرات العنصر الواحد نفس العدد الذري، لذا فيمكن إنشاء عنصر جديد من خلال إضافة عدد من البروتونات الإضافية إلى الذرة في عنصر ما.

يشار إلى أنه على الرغم من عدم إمكانية تغيير أي عنصر كيميائي إلى عنصر آخر باستخدام الوسائل الكيميائية إلا أن ذلك ممكن باستخدام الأساليب النووية

أما المركب الكيميائي فهو أي مادة تتكون من جزيئات متطابقة، تتكون من نوعين مختلفين أو أكثر من ذرات العناصر الكيميائية بنسب محددة، ويمكن أن تكون موجودة في الظروف الطبيعية من الضغط والحرارة على شكل مركبات صلبة، أو سائلة، أو غازية.

الفرق بين العناصر والمركبات

العنصر عبارة عن ذرة فريدة، لها عدد ذري، وهو عدد الإلكترونات في مدارات الطاقة لها، وتتكون من نواة تحتوي مجموعة من البروتونات، والنيوترونات، والبروتونات هي جسيمات موجبة الشحنة، أما النيتورونات فهي متعادلة، وبالتالي تحمل النواة شحنة موجبة، مما يمكنّها من جذب الإلكترونات المتوزعة في المدارات.

تم تصنيف العناصر في جدول دوري، موزّعة على حسب ذريتها، ونوعها، فالجدول الدوري يتكون من مجموعات ودورات، وتمتاز المجموعات بخصائص متشابهة من حيث النوع، فمثلاً المجموعة الأولى من الجدول الدوري تضم الفلزات القلويّة، التي تعدّ نشطة كيميائيّاً، وهي عناصر ليّنة يمكن قطعها بالسكين بسهولة، أما بالنسبة للدورات فتضم عناصر مختلفة في صفاتها، ولكنها تحمل نفس الذريّة، أي أن الدورة الأولى للعناصر ذريتها هي 1، والثانية 2.

المركب هو مادة تتكون من عنصرين أو أكثر، بنسب معيّنة، ويعبّر عنه بصيغة جزيئيّة تحتوي رموز العناصر المشاركة في تكونه مع نسبها، ومن أكثر المركبات انتشاراً هو الماء (H2O)، وهو يتكون من جزيء هيدروجين، أي من ذرتي هيدروجين، مع ذرة أكسجين، ولا يكون المركب ماءً باختلال هذه النسبة، فمثلاً اتحاد ذرة واحدة من الهيدروجين مع ذرة من الأكسجين، تنتج مجموعة الهيدروكسيد (OH) وهي جزيء من مركبات القواعد، ومن أمثلة المركبات غاز ثاني أكسيد الكربون الذي نخرجه كنتاج من عمليّة التّنفس أثناء الزفير (CO2)، وتختلف صفات المركبات عن صفات العناصر المكوّنة لها تماماً، فالصوديوم القلوي الحارق، والكلور السّامّ يتحدان مع بعضهما ليكونا ملح الطعام، الذي لا يستغنى عنه في تحضير الطعام، وأما الماء فهي عبارة عن اتحّاد غازين، ولكن الماء هو سائل.

العناصر والمركبات الكيميائية ورموزها

يمكن تمثيل كل عنصر من العناصر الكيميائية برقمه الذري، أو باسمه، أو رمزه، ويعتبر رمز العنصر عبارة عن اختصار حرف واحد أو حرفين، وعادةً ما يتم كتابة الحرف الأول لرمز العنصر، وفي حال تم استخدام الحرف الثاني، فيتم كتابته بالحروف الصغيرة، وقد وافق الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية على مجموعة من الأسماء والرموز للعناصر المستخدمة في الأدبيات العلمية، ولكن قد تكون أسماء ورموز العناصر مختلفة في الاستخدام المشترك في مختلف البلدان، وفيما يلي أسماء العناصر ورموزها:

العناصر النبيلة: يُطلق عليها اسم الغازات الخاملة، وتنتمي إلى عناصر المجموعة "صفر"، ويُصنف تركيبها الإلكتروني الأخير np6 ns2 إضافة إلى الهيليوم s21 ، وتتميز مستويات الطاقة بها بالامتلاء.
العناصر المثالية: وتتمثل في عناصر الفئة "S"، والفئة "p"، باستثناء الغازات الخاملة، وهي تمتاز بامتلاء كافة مستويات الطاقة باستثناء المستوى الأخير.
العناصر الانتقالية الرئيسية: تتمثل في عناصر الفئة d، وتتميز بامتلاء كافة مستويات الطاقة باستثناء الأخيرين منها.
العناصر الانتقالية الداخلية: تتمثل في عناصر الفئة f، وتتميز بامتلاء كافة مستوياتها باستثناء آخر ثلاثة مستويات.

العناصر الكيميائية وتكافؤاتها

التكافؤ هو عدد الإلكترونات اللازمة لملئ المدار الخارجي للذرة، وبتعريف أعم للتكافؤ هو عدد الإلكترونات التي ترتبط بها الذرة أي عدد الروابط التي تشكلها الذرة، وبالنظر إلى عناصر الجدول الدوري الرئيسية نجد أنّ قيم تكافؤها بين 1 و7 ومن هذه المجموعات:

المجموعة الأولى: تكافؤها 1 مثل الصوديوم.
المجموعة الثانية: تكافؤها 2 مثل المغنيسيوم.
المجموعة الثالثة: تكافؤها 3 مثل الألمنيوم. المجموعة الرابعة: تكافؤها 4 مثل الكربون.
المجموعة الخامسة: تكافؤها 5 مثل النيتروجين.
المجموعة السادسة: تكافؤها 6 مثل الأكسجين.
المجموعة السابعة: تكافؤها 7 مثل الكلور. مثال: لنأخذ ذرة الكربون كمثال، العدد الذري للكربون 6 وعند توزيع الإلكترونات نجد أنّ المدار الاخير يحتوي على أربع الكترونات أي أنّها بحاجة إلى أربع الكترونات اخرى لملئه وهذا يعني أنّ تكافؤ ذرة الكربون 4.

العناصر الكيميائية واستخداماتها

كما ذكرنا يوجد 118 عنصر مكتشفين من العناصر الكيميائية والتي من الصعب حصرها وحصر استخدامها ومن بين العناصر الأكثر شهرة في الجدول الدوري والطبيعية والاستخدامات الخاصة بها ما يلي:

الهيدروجين واحد من العناصر الغازية التي توجد في الهواء ولكنه خفيف الوزن فيرتفع إلى أعلى ويستخدم في المناطيد وأيضا في تنقية المعادن.
الهيليوم من العناصر الهامة أيضا من حيث الاستخدام حيث يتم اللجوء إليه للتنفس داخل أعماق البحار وفي البالونات والمناطيد أيضا.
النيون من العناصر التي لا غني عنها اليوم في الحياة حيث يستخدم ذلك الغاز في الإضاءة خاصة النيون.
الكربون وهو من العناصر المتعارف عليها منذ القدم وينتج عن الاحتراق في الهواء ويستخدم في الكثير من الصناعات منها صناعة الفولاذ.
المغنيسيوم والذي يتم الحصول عليه من ماء البحر ويستخدم في الصواريخ والطائرات اليوم.
الصوديوم ومن الممكن الحصول عليه من الأملاح وله عدة استخدامات من بينها الزراعة والدواء.
·عنصر الكادميوم من العناصر المشعة ويعد من العناصر التي تتسبب في مخاطر كبيرة على صحة الإنسان في حالة التعرض إلى نسبة كبيرة منه ويدخل في الكثير من الصناعات من بينها إطارات السيارات والمبيدات الحشرية وصناعة البلاستيك.
الفسفور من العناصر التي تدخل في صناعة المبيدات الحشرية أيضا ولكن له بعض الاستخدامات المميتة حيث يتم استخدامة كقنابل مميتة.