נוסח השאלה המלא: בדרך כלל מופיעה הטבלה המחזורית עם שתי שורות מחוץ לטבלה, אלה שורות שמתחילות ביסודות מס 58, 90 קראתי וראיתי שניתן לצייר את הטבלה המחזורית כאשר 2 השורות האלה משולבות בה, ושבעצם מקובל לצייר אותן בחוץ רק מסיבות של נוחות-כלומר כדי לא לקבל טבלה ארוכה מידי. שמעתי מאידך ,ממקור אחר שאם משלבים את 2 השורות בטבלה, משתבש סדר הקבוצות-וזאת מפני שיש ליסודות שבשורות האלה סידור מיוחד של קליפות האלקטרונים.ולכן הטבלה חייבת להיות מפוצלת. אני נוטה לקבל את הגירסה שהטבלה פוצלה מסיבות של נוחות ושאפשר לצייר אותה כטבלה אחת מה דעתם של המומחים ??
למעשה קיימות 4 אפשרויות לצייר את הטבלה המחזורית:
אפשרות ראשונה:
אפשרות שנייה:
אפשרות שלישית:
אפשרויות 2 ו-3 אלו האפשרויות בהן משולבות 2 השורות של ה'לנתנידים' וה'אקטינידים' שבדרך כלל מצויירות מחוץ לטבלא המרכזית, רק שבאפשרות 2 אין אף יסוד מעל היסוד לנתנום (La) ובאפשרות 3 נמצאים מעליו היסודות איטריום (Y) וסקנדיום (Sc) )
אפשרות רביעית, והנפוצה ביותר, ניתן לראות למטה: (מאוד דומה לאפשרות הראשונה, רק שהפעם היסודות לנתנום (La) ואקטיניום (Ac) הועלו למעלה, ולא נמצאים בשתי השורות הנפרדות מחוץ לטבלא המרכזית)
(כל ארבעת התמונות עובדו מתוך ויקיפדיה)
אפשרויות 3 ו-4 אכן זהות מכל בחינה, אולם פרט להם, בניגוד למה שחשבת, הסיבות לשוני בין הטבלאות אינן רק סיבות של נוחות הדפסה, וכל צורה של טבלה הינה גם הצהרה בדבר הסיווג ה'נכון' של היסודות בטבע. כתבתי את המילה 'נכון' בתוך מרכאות משום שצריך להבין שהטבלא המחזורית הינה רק דרך סיווג יסודות מעשה ידי אדם, וקשה לדעת באמת מה הצורה הנכונה, אם בכלל (וכפי שיוסבר להלן הנושא עדיין תחת ויכוח, כאופייני למדענים כאשר מדובר בבעיה ללא תשובה ברורה..)
הטבלה המחזורית הוצעה כדרך לסידור היסודות בשנת 1869 על ידי דימיטרי מנדלייב. הוא גילה שאם מסדרים את היסודות לפי משקלם האטומי, מהקל אל הכבד, בטבלה בעלת מספר טורים, תכונות היסודות חוזרות על עצמן בכל טור (ומכאן שם הטבלה). בתקופתו של מנדלייב לא ידעו על מבנה האטום, על המספר האטומי, ובטח שלא על האורביטלים האטומים של האלקרונים. בספר כימיה ישן הצלחתי למצוא את הטבלא של מנדלייב, אולם הסתמכות עליו לא תכריע את הסוגיה:
מתוך 'תורת הכימיה', חיים שפרוני מהדורה 16 התשכ"ב
כפי שניתן לראות היא נראתה שונה מהטבלאות של ימינו והכילה רק 8 יסודות בכל שורה לכל היותר. הדבר גרם לכך שהטבלה, בנוסף להצלחתה, הכילה גם סיווגים מוזרים ושגויים, למשל – זהב Au וכסף Ag שהן מהמתכות האצילות בטבע (זהב יכול להימצא מיליוני שנים באדמה ולא יעבור כל קורוזיה) נמצאו יחד באותו הטור (בטור הראשון משמאל) עם נתרן (Na) ואשלגן (K) ושאר המתכות האלקליות שהן המתכות הפעילות ביותר בטבע (אשלגן ונתרן משמרים בתוך צינצנת עם שמן, כי עוברות חימצון תוך שניות כאשר באות במגע עם חמצן או מים) וברור היה שהטבלה מצריכה תיקון.
עם השנים ובייחוד לאחר פיתוח מכניקת הקוונטים, וההבנה שהאלקטרונים בקליפה החיצונית הם הקובעים העיקריים את תכונות האטום התגבשה הצורה הנוכחית של הטבלה המחזורית. מכיוון שהאורביטלים האטומים (הסבר על האורביטלים האטומים ניתן לקרוא בקישור) מכילים 2,6,10 או 14 אלקטרונים לפי האיכולוס באורביטלים s,p,d ו-f, בהתאמה, ברור כי הטבלה המחזורית צריכה להכיל קבוצות של 2,6,10 או 14 טורים, על-פי איכלוס האלקטרונים באטום. אולם, מספר יסודות בעלי איכלוס אלקטרוני יוצא מהכלל 'מקלקלים' את הסידור: היסוד לנתנום מיצג את הבעיה: על פי הסדר התיאורטי של האורביטלים (כפי שניתן לקרוא בקישור למעלה) היה אמור להכיל בקליפה החיצונית אלקטרון באורביטל f. בפועל הוא מכיל אלקטרון באורביטל d, בדיוק כמו היסודות איטריום (Y) וסקנדיום (Sc). כך גם ליסוד לוטציום (Lu, מספר 71) למרות שנמצא באותה השורה כמו לנתנום (כלומר צריכים להימצא באותו טור, למרות שלא התחלפה שורה) ביסודות אקטיניום (Ac מס' 89) ולורצנציום (Lr מס' 103) אותה הבעיה.
כאמור, הטבלא אמורה ליצג תכונות מחזוריות דומות בכל טור וכך אכן עושה (שימו לב, למשל, שבניגוד לטבלת מנדלייב, המתכות האצילות נחושת, כסף וזהב מופיעות בטור נפרד), והשאלה היא היכן לסווג את לנתנום?
הטבלה באפשרות הראשונה – השאירה, למעשה מלבנים ריקים מתחת היסודות סקנדיום ואיטריום. והחליטה בעצם שלא להחליט איפה לסווג את לנתנום ואקטיניום, לוטציום ולורנציום.
הטבלה באפשרות השניה – החליטה שלנתנום ואקטיניום זכאים לטור נפרד, והחליטה שדווקא לוטציום ולורנציום צריכים להיות מתחת סקנדיום ואיטריום.
הטבלאות באפשרות השלישית והרביעית – החליטו לסווג דווקא את לנתנום ואקטיניום דווקא עם איטריום וסקנדיום, ולוטציום ולורנציום זכו לטור נפרד. כפי שאמרתי – אין אמת אחת, ממילא הטבלה המחזורית היא רק אמצעי סיווג. המאמר המדעי האחרון שמצאתי שעוסק בנושא (משנת 2008, 139 שנים אחרי הטבלא של מנדלייב עדיין מתווכחים!) טוען שאפשרויות 3 ו-4 הן ה'נכונות'. בעיקר בגלל מבנה היון +3 של היסודות לנתנום ואקטיניום הזהים ליונים של סקנדיום ואיטריום וכולם בעלי מבנה של גז אציל, ולכן כולם צריכים להיות במקום השלישי משמאל בטבלא המחזורית (בניגוד ללוטציום ולורנציום). תקציר של המאמר באנגלית ניתן לראות בקישור הבא: Lanthanum (La) and Actinium (Ac) Should Remain in the d-block. הלוגיקה שהוצגה במאמר נראית לי נכונה, והייתי מוסיף שלו רק לכבודו של מנדלייב, שסיווג את היסודות לנתנום ואקטיניום באופן דומה, מבנה 3 ו-4 הם ה'נכונים' (וכאמור, פרט לבחינה הגרפית, שתי הטבלאות הללו זהות לחלוטין)
מאת:ד"ר אבי סאייג
המחלקה לנוירוביולוגיה ומכון דוידסון לחינוך מדעי
מכון ויצמן למדע
הערה לגולשים
אם אתם חושבים שההסברים אינם ברורים מספיק או אם יש לכם שאלות הקשורות לנושא, אתם מוזמנים לכתוב על כך בפורום. אנו נתייחס להערותיכם. הצעות לשיפור וביקורת בונה תמיד מתקבלות בברכה.
