כָּל העולם שסְביבֵנו – האדמה שאנחנו הולכים עליה, המזון שאנחנו אוכלים, המים שאנחנו שותים וַאפילו האוויר שאנחנו נושמים – הכול עשׂוּי מחומֶר, ואותו חומר מוּרכָּב מֵחֶלְקִיקֵי יסוד קְטנטנים, הקשורים זה בָּזֶה וקובעים אֶת המְאַפְיְינים שלו. לַחֶלקיקים הלָלו קוראים 'אָטוֹמים'. האָטוֹמים נבדלים זה מִזֶה בְּמִספַּר האֵלֶקְטְרוֹנים שבהם וּבְמִספַּר שִכבוֹת האֵלֶקְטְרוֹנים (המכונות קליפות) המַקיפות אֶת האָטוֹם (אֵלֶקְטְרוֹנים הם חֶלקיקים הטְעוּנים בְּמִטעָן חַשְמַלִי שְלִילִי). לכל סוג של אָטוֹם קוראים 'יְסוֹד'. בסך הכול יש בָּעולם קצת יותר מִמֵאה יסודות, וּמֵהם מורכב כל חומר בַּיְקוּם – גם פְּרוּדת חַמְצָן וגם מוח אֱנוֹשי.

עובדה מדהימה עוד יותר היא שאֶפשָר לסַדֵר אֶת היסודות בְּטַבלה לא מְסוּבֶּכת, ועל סְמך מְקוֹמו של כל יסוד בַּטבלה לַחֲזוֹת בְּהַצלחה מְאַפְיְינים רבּים, כמו המִטעָן החשמלי שלו או הִשתַיְיכוּת לִקבוצת יסודות בַּעלַת מְאַפְיְינים מסוימים. טַבלת היסודות הזאת נִקרֵאת 'הַטַבלה המַחזוֹרית'.

אֶת הטבלה המחזורית הרִאשונה פִּרסֵם הכִּימַאי הרוסי דִימִיטְרִי מֶנְדֵלֵיֵיב ב־1869. מֶנְדֵלֵיֵיב סימֵן אֶת האָטוֹמים בְּמִספָּרים בְּסֵדר עולֶה על פי מִשקָלם הסגולי, הטבלה מסודרת בְּטוּרים וּבְשוּרות. כל שורה בַּטבלה נִקרֵאת 'מחזור', והיא מְיַיצֶגת אֶת מִספַּר שִכבות האֵלֶקְטְרוֹנים (או הקליפות) שֶיש בָּאָטוֹם של כל יסוד הנִמצא בה; כל טור מְיַיצֵג אֶת מִספַּר האֵלֶקְטְרוֹנים המְצוּיים בַּקליפה החיצונית של כל יסוד הנִמצא בו. הטור אומר, למעשֶׂה, מַהו מִטעָנוֹ החשמלי של האָטוֹם. עִם זאת, המידע שאֶפשָר להפיק מֵהטבלה המחזורית אֵינו מִסתַכֵּם בְּכַמוּיות של אֵלֶקְטְרוֹנים אֶלָא בִּמְאַפְיְינים מַמָשִיִים של החומר, כמו טֶמְפֵּרָטוּרת ההַתָכָה, המִשקל, תְכוּנוֹת מַתֶכת (בָּרק, רִיקוּעַ, מוֹלִיכוּת) או היְכולֶת לִיצוֹר פְּרוּדוֹת עִם אָטוֹמים אחרים ('פְּרוּדוֹת', או 'מוֹלֵקוּלוֹת', הן רְכִיבֵי החומר הקטנים ביותר שבהם שומֵר החומר על תְכוּנוֹתָיו).

תֵיאוֹרְיָה מדעית מוּצְלַחת היא כזאת שמַצליחה לא רק להסביר תוֹפָעות קַיָימוֹת אֶלָא לַחֲזוֹת תופעות אחרות בְּהַצלחה – וזוֹ הגְאוֹנוּת האמיתית שבַּטבלה המחזורית. כאשר מֶנְדֵלֵיֵיב שִיבֵּץ בַּטבלה אֶת היסודות שהיו מוּכָּרים בְּיָמָיו נשארו בה מִשבְּצות רֵיקות. הוא צפה שבֶּעָתיד יִתְגַלוּ היסודות המתאימים לשיבוץ בַּמשבצות האלֶה, ועל סְמך מְקוֹמָם בַּטבלה המחזורית הוא חזה מה תִהְיֶינה התְכוּנוֹת שלהם. ואכן, כאשר הִתגַלוּ יסודות 'חדשים', כמה מֵהם עֶשְׂרות שָנים לאחַר מותו, הם מלאו מקומות ריקים שהותיר בטבלה והתברר שתַחֲזִיוֹתָיו היו מדוּיָקות ושֶהם אכן מִתנַהגים כפי שֶצָפה.

כַּיום מוּכָּרים 118 יְסוֹדות בָּעולם. כמה מֵהם הִתגַלוּ בְּאופֶן טִבעי, ואחרים סוּנְתְזוּ, כלומר יוּצְרוּ בְּאוֹפֶן מְלָאכותי – אך כולם מְצַיְיתים לַחוּקִיוּת של אותה טבלה שסִרטֵט דִימִיטְרִי מֶנְדֵלֵיֵיב לִפנֵי קרוב ל־150 שנה.


הטבלה המחזורית מספרו של מנדלייב מ-1870.

צמאים למתמטיקה ומדע ורוצים ללמוד עוד? להבין למה? לדעת איך? ריכזנו עבורכם את הנושאים הכי מעניינים והפכנו אותם לחוג מקוון

המאמר התפרסם בגיליון מספר 173 של העיתון עיניים

ד"ר ארז גרטי
מכון 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 בתגובה לכתבה זו ואנו נתייחס להערותיכם. הצעות לשיפור וביקורת בונה יתקבלו תמיד בברכה.