جدول تناوبی

جدول تناوبی عناصر شیمیایی نمایشی از عناصر شیمیایی است که براساس ساختار الکترونی مرتب شده است، بطوریکه بسیاری از خواص شیمیایی بصورت منظم در طول جدول تغییر نماید. جدول اولیه بدون اطلاع از ساختار داخلی اتمها ساخته شد: اگر عناصر را بر حسب جرم اتمی آنها مرتب نمائیم، و آنگاه نمودار خواص معین دیگر آنها را بر حسب جرم اتمی رسم نمائیم، میتوان نوسان یا تناوب این خواص را بصورت تابعی از جرم اتمی مشاهده نمود. اولین کسی که توانست این نظم را مشاهده نماید، یک شیمیدان آلمانی به نام Johann Wolfgang D?einer بود. او متوجه تعدادی تثلیث از عناصر مشابه شد:

نمونه تثلیث ها
عنصر	جرم اتمی	چگالی	------	عنصر	جرم اتمی	چگالی
Cl	35.5	1.56 g/L	------	Ca	40.1	1.55 g/cm3
Br	79.9	3.12 g/L	------	Sr	87.6	2.6 g/cm3
I	126.9	4.95 g/L	------	Ba	137	3.5 g/cm3

و به دنبال او، شیمیدان انگلیسی John Alexander Reina Newlands متوجه گردید که عناصر از نوع مشابه در فاصله‌های هشت تایی یافت می شوند، که آنها را با نت‌های هشتگانه موسیقی شبیه نمود، هرچند که قانون نت‌های او مورد تمسخر معاصرین او قرار گرفت. سرانجام شیمیدان آلمانی Lothar Meyer و شیمیدان روسی Dmitry Ivanovich Mendeleev تقریبا بطور همزمان اولین جدول تناوبی را، با مرتب نمودن عناصر بر حسب جرمشان، توسعه دادند( ولی مندلیف تعداد کمی از عناصر را خارج از ترتیب صریح جرمی، برای تطابق بهتر با خواص همسایگانشان رسم نمود – این کار بعدها با کشف ساختار الکترونی عناصر در اواخر قرن نوزدهم و اوایل قرن بیستم توجیه گردید). فهرست عناصر بر اساس نام، علامت اختصاری و عدد اتمی موجود میباشد. شکل زیر جدول تناوبی عناصر شناخته شده را نمایش میدهد. هر عنصر با عدد اتمی و علامتهای شیمیایی. عناصر در یک ستون ("گروه") از لحاظ شیمیایی مشابه می باشند.

گروه

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

ردیف

1

1 H

2 He

2

3 Li

4 Be

5 B

6 C

7 N

8 O

9 F

10 Ne

3

11 Na

12 Mg

13 Al

14 Si

15 P

16 S

17 Cl

18 Ar

4

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

5

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

6

55 Cs

56 Ba

*

71 Lu

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

7

87  Fr

88 Ra

**

103 Lr

104 Rf

105 Db

106 Sg

107 Bh

108 Hs

109 Mt

110 Ds

111 Uuu

112 Uub

113 Uut

114 Uuq

115 Uup

116 Uuh

117 Uus

118 Uuo

* لانتانیدها

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

** آکتینیدها

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

گروههای شیمیایی جدول تناوبی

قلیائی فلزیها	قلیائی خاکیها	لانتانیدها	آکتینیدها	فلزات انتقالی
فلزات ضعیف	شبه فلزات	غیر فلزات	هالوژنها	گازهای کامل

در اینجا روشهای دیگر برای نمایش جدول ارائه شده‌اند:
جدول استاندارد - جدول جایگزین - جدول ضد - جدول بزرگ - جدول عظیم - جدول عریض - جدول توسعه یافته - جدول ساختاری - فلزات و غیر فلزات

کد رنگ برای اعداد اتمی:

• عناصر شماره گذاری شده با رنگ آبی ، در دمای اتاق مایع هستند؛
• عناصر شماره گذاری شده با رنگ سبز ، در دمای اتاق بصورت گاز می باشند؛
• عناصر شماره گذاری شده با رنگ سیاه، در دمای اتاق جامد هستند.
• عناصر شماره گذاری شده با رنگ قرمز ترکیبی بوده و بطور طبیعی یافت نمی شوند(همه در دمای اتاق جامد هستند.)
• عناصر شماره گذاری شده با رنگ خاکستری ، هنوز کشف نشده‌اند (و بصورت کم رنگ نشان داده شده‌اند تا گروه شیمیایی را که در آن قرار می گیرند، مشخص نماید.(

و می توانید دراین کلید واژه جدول برای تشدید مغناطیسی را بیابید.

تعداد لایه الکترون در یک اتم تعیین کننده ردیفی است که در آن قرار می گیرد. هر لایه به زیرلایه های متفاوتی تقسیم میشود، که هر اندازه عدد اتمی افزایش می یابد، این لایه ها به ترتیب زیر:

1s
2s 2p
3s 3p
4s 3d 4p
5s 4d 5p
6s 4f 5d 6p
7s 5f 6d 7p
8s 5g 6f 7d 8p
...

براساس ساختار جدول پر میشوند. از آنجائیکه الکترونهای خارجی ترین لایه، خواص شیمیایی را تعیین مینمایند، این لایه ها در میان گروهای یکسان مشابه اند.عناصر همجوار با یکدیگر در یک گروه، علیرغم اختلاف مهم در جرم، دارای خواص فیزیکی مشابه میباشند. عناصر همجوار با یکدیگر در یک ردیف دارای جرم های مشابه ولی خواص متفاوت میباشند.

برای مثال، عناصر بسیار نزدیک به نیتروژن (N) در ردیف دوم کربن(C) و اکسیژن(O) میباشند. علیرغم تشابه آنها در جرم ( که بصورت ناچیزی در واحد جرم اتمی تفاوت دارند)، دارای خواص بینهایت متفاوتی هستند، همانطور که با بررسی فرمهای دیگر میتوان ملاحظه نمود: اکسیژن دو اتمی یک کاز است که سوختن را تشدید می نماید، نیتروژن دو اتمی یک گاز است که سوختن را تشدید نمی کند، و کربن یک جامد است که میتواند سوزانده شود( بله، میتوان الماس را سوزاند!).

در مقایسه، عناصر بسیار نزدیک به کلر (Cl) در گروه یکی مانده به آخر در جدول «هالوژن‌ها) فلوئور( F) و برم( Br) میباشند. علیرغم تفاوت فاحش جرم آنها در گروه، فرمهای دیگر آنها دارای خواص بسیار مشابه میباشند: آنها بسیار خورنده ( بدین معنی که تمایل خوبی برای ترکیب با فلزات، برای تشکیل نمک هالاید فلز)؛ کلر و فلوئور گاز هستند، درحالیکه برم یک مایع با تبخیر بسیار کم میباشد؛ کلر و برم بسیار رنگی هستند.

تاثیر آلودگی هوا بر انسان

ماهیت دود خودروها

نیتروژن (N2)، بخار آب (H2O)، و دی اکسید کربن (CO2)، بخش عمده ای از دود خودروهای بنزین سوز را تشکیل می دهد. این گازها چندان برای انسان خطرناک نیستند. اما بخش دیگری از دود خودروها، شامل منواکسید کربن (CO)، اکسیدهای نیتروژن، اوزن (O3)، هیدروکربن ها، و پاریزه ها (particulate matter) بسیار سمی هستند و مجاورت انسان با مقدار فراتر از استاندارد این مواد، می تواند آسیب هایی جدی به همراه داشته باشد که در نهایت موجب مرگ زودرس می شود.

الف – پاریزه ها (ذرات آلاینده)

پاریزه ترکیبی از ذرات ریز است که هسته های جامد و پوشش مایع دارند. افزایش پاریزه ها در هوای شهر، یکی از عوامل اصلی ایجاد بیماری های حاد تنفسی مانند آسم و برونشیت به شمار می رود.

ب – بنزین

بنزین (C6H6) یک هیدروکربن بسیار خطرناک و کشنده است که از آن در تهیه حشره کش ها استفاده می شود. در صنعت نیز بنزین را به عنوان یک حلال قوی بکار می برند. (سوخت خودروها را در فارسی بنزین می نامند؛ اما بنزین مورد نظر ما، تنها یکی از مواد تشکیل دهنده سوخت خودروها است)

ماده سمی بنزین،  در سوخت خودروهای بنزین سوز و در تنباکو وجود دارد. همین ماده یکی از اصلی ترین عامل های مرگ و میر در میان افراد سیگاری است.

استنشاق حجم زیادی از بنزین توسط انسان و دیگر موجودات زنده موجب مرگ فوری می شود. استنشاق حجم کمی از بنزین، عوارضی چون خواب آلودگی، گیجی، و سردرد به همراه دارد. بنزین همچنین فعالیت مغز استخوان را سرکوب می کند و جلوی رشد و تکثیر سلول های خونی را می گیرد. طولانی شدن تنفس بنزین می تواند به از دست دادن کامل مغز استخوان و مرگ بیانجامد.

پ – منواکسید کربن (CO)

منو اکسید کربن، گازی بی رنگ و بی بو است و استنشاق آن موجب خستگی، سردرد، و گیجی می شود. منواکسید کربن جلوی حمل و انتقال اکسیژن بوسیله خون را می گیرد.

ایجاد بیماری آنژین صدری و دیگر بیماری های سرخرگی قلب، بیماری های عروق، و آسیب به دستگاه عصبی مرکزی در افراد، و نیز خطر انواع بیماری ها برای جنین از دیگر عوارض مجاورت با منواکسید کربن است.

ت – اکسید نیتروژن

اکسید نیتروژن گازی واکنش پذیر و اکسیدگر است. این گاز علایم حساسیت های تنفسی در انسان را افزایش می دهد و در صورت مجاورت دایمی، می تواند باعث ازبین رفتن غشای ریه ها، و تغییرات سلولی و ساختاری شش ها شود.

ث – اوزن (O3)

اوزن، گازی بسیار واکنش پذیر و ناپایدار است. تنفس این گاز هم مانند اکسید نیتروژن علایم حساسیت های تنفسی را افزایش می دهد و بعلاوه باعث ورم ریه ها، تنگی نفس، و سرفه می شود. افراد مبتلا به آسم در صورت مجاورت با حجم غیراستاندارد از این گاز، دچار حمله های آسمی می شوند.

استاندارد	تاریخ	CO	THC	NMHC	NOx	HC+NOx	PM	P***
دیزل
Euro 1†	July 1992	2.72 (3.16)	-	-	-	0.97 (1.13)	0.14 (0.18)	-
Euro 2	January 1996	1.0	-	-	-	0.7	0.08	-
Euro 3	January 2000	0.64	-	-	0.50	0.56	0.05	-
Euro 4	January 2005	0.50	-	-	0.25	0.30	0.025	-
Euro 5	September 2009	0.500	-	-	0.180	0.230	0.005	-
Euro 6 (future)	September 2014	0.500	-	-	0.080	0.170	0.005	-
بنزین
Euro 1†	July 1992	2.72 (3.16)	-	-	-	0.97 (1.13)	-	-
Euro 2	January 1996	2.2	-	-	-	0.5	-	-
Euro 3	January 2000	2.3	0.20	-	0.15	-	-	-
Euro 4	January 2005	1.0	0.10	-	0.08	-	-	-
Euro 5	September 2009	1.000	0.100	0.068	0.060	-	0.005**	-
Euro 6 (future)	September 2014	1.000	0.100	0.068	0.060	-	0.005**	-

اقدام دولت چقدر موثر است؟

برای دانستن پاسخ این سوال، کافی است به تجربه کشورهای پیشگام نگاه کنیم. سازمان حفاظت از محیط زیست ایالات متحده آمریکا، چندی پیش در 14 سپتامبر 2010، چهلمین سالگرد تصویب لایحه موسوم به “هوای پاک” را جشن گرفت. ریچارد نیکسون، رییس جمهور آمریکا، در 31 دسامبر 1970 این قانون را امضا کرد. پس از 20 سال، بر اساس پژوهش کارشناسان، همین قانون باعث شد که تنها در سال 1990، جلوی مرگ و میر 200 هزار نفر ناشی از عوارض آلودگی هوا گرفته شود و از 700 هزار مورد برونشیت مزمن نیز پیشگیری به عمل آید.

در 20 سال پس از آن تا امروز هم با وجود افزایش 64 درصدی تولید ناخالص داخلی، حجم آلودگی هوا بیش از 41 درصد کاهش یافت که مسلما نتیجه مستقیم آن بر روی سلامت شهروندان آمریکایی بوده است.

اجرای قانون هوای پاک همچنین موجب شد میزان سرب هوا نسبت به سال 1980 حدود 91 درصد کاهش یابد؛ بر اساس پژوهش وزارت بهداشت ایالات متحده، همین یک مورد تاثیر شگرفی در کاهش تعداد کودکانی با IQ زیر 70 در این کشور داشته است.

در سال 1990، متممی زیر عنوان “برنامه باران اسیدی” (ARP) به قانون هوای پاک افزوده شد که بطور خاص راهکارهایی برای کاهش دی اکسید سولفور (SO2) و اکسیدهای نیتروژن (NOx) را تعریف می کرد. این دو ماده، اصلی ترین عوامل ایجاد باران های اسیدی هستند. هم اینک حجم دی اکسید سولفور در هوای ایالات متحده نسبت به سال 1990، حدود 64 درصد و حجم اکسیدهای نیتروژنی نسبت به همان سال 67 درصد کاهش یافته است.

بخاطر سخت گیری در اجرای قانون هوای پاک، امروز ذرات آلاینده (پاریزه ها)ی خودروهای ساخت آمریکا، 95 درصد کمتر از خودروهای این کشور در زمان تصویب قانون است.

بخاطر اجرای درست همین قانون، از سال 1990 تا 2008، حجم مونواکسید کربن در هوای آمریکا 46 درصد، و دی اکسید سولفور 51 درصد کاهش داشته است.

و اما سلامت انسان ها، تنها فایده جلوگیری از آلودگی هوا نیست. کاهش هزینه های درمانی و کاهش خسارت های صنعتی ناشی از آلودگی هوا از دیگر نتایج هوای پاک است. آمریکا پیش بینی می کند تا سال 2020، ارزش اقتصادی بهبود کیفیت هوا برای این کشور به 2 تریلیون دلار برسد.

یادآوری: چه باید کرد؟ 

بر اساس معیار اعلام شده از سوی سازمان های شهری و نهادهای علمی شهرسازی، 10.2 درصد (ده ممیز دو درصد) از کل فضای شهرهای پرتراکم باید به پارک و فضای سبز اختصاص یابد.

معیار دیگر استاندارد فضای سبز شهری، مساحت سرانه فضای سبز است. استاندارد علمی شهرسازی، وجود 10 آکر فضای سبز به ازای هر 1000 شهروند را ضروری می داند. (هر آکر اندکی بیش از 4 هزار متر مربع است)

اما سرانه فضای سبز شهر تهران 1.6 آکر به ازای هر 1000 شهروند است. یعنی برای آنکه به استاندارد شهرسازی برسیم، باید فضای سبز تهران را بیش از 6 برابر کنیم.

آلاینده های اکسید کربن، عمده ترین بخش دود خودروهای بنزین سوز هستند. یورو 2 استانداردی است که از سال 1996 به جریان افتاد و حجم آلاینده های خروجی خودروها را محدود کرد. استاندارد یورو 4 که امروز تقریبا توسط همه خودروسازان بزرگ جهان رعایت می شود و از سال 2005 به جریان افتاده، خروجی آلاینده اکسید کربن خودروها را نسبت به یورو 2 بیش از 50 درصد کاهش می دهد؛ یعنی کمتر از نصف.

متاسفانه بیشتر خودروهایی که امروز در داخل تولید می شوند (پراید، سمند، پژو 405، پارس، تندر 90، و…) از استاندارد یورو 2 پشتیبانی می کنند.

کمترین کاری که ما می توانیم بکنیم این است که تولید خودروهایی بدون استاندارد یورو 4 را متوقف کنیم یا خودروهای فعلی مان را مجهز به فن آوری یورو 4 کنیم.