Елементите са изградени от атоми, а структурата на атома определя как ще се държи при взаимодействие с други химикали. Ключът при определянето на поведението на атома в различни среди се крие в подреждането на електроните в атома.
TL; DR (твърде дълго; Не прочетох)
Когато атомът реагира, той може да придобие или загуби електрони или да сподели електрони със съседен атом, за да образува химическа връзка. Лекотата, с която атомът може да придобива, губи или споделя електрони, определя неговата реактивност.
Атомна структура
Атомите се състоят от три вида субатомни частици: протони, неутрони и електрони. Идентичността на атома се определя от неговия протонен номер или атомен номер. Например всеки атом с 6 протона се класифицира като въглерод. Атомите са неутрални образувания, така че те винаги имат равен брой положително заредени протони и отрицателно заредени електрони. Казва се, че електроните обикалят около централното ядро, задържани в позиция от електростатичното привличане между положително зареденото ядро и самите електрони. Електроните са подредени в енергийни нива или обвивки: определени области от пространството около ядрото. Електроните заемат най-ниските налични енергийни нива, тоест най-близо до ядрото, но всяко енергийно ниво може да съдържа само ограничен брой електрони. Положението на най-отдалечените електрони е ключово при определянето на поведението на атома.
Пълно външно енергийно ниво
Броят на електроните в атома се определя от броя на протоните. Това означава, че повечето атоми имат частично запълнено външно енергийно ниво. Когато атомите реагират, те са склонни да се опитат да постигнат пълно външно енергийно ниво, или чрез загуба на външни електрони, чрез получаване на допълнителни електрони или чрез споделяне на електрони с друг атом. Това означава, че е възможно да се предскаже поведението на атома, като се изследва неговата електронна конфигурация. Благородните газове като неон и аргон се отличават със своя инертен характер: те не участват в химични реакции, освен при много екстремни обстоятелства, тъй като те вече имат стабилна пълна външна енергия ниво.
Периодичната таблица
Периодичната таблица на елементите е подредена така, че елементи или атоми с подобни свойства да са групирани в колони. Всяка колона или група съдържа атоми с подобна електронна подредба. Например елементи като натрий и калий в лявата колона на Периодичната таблица съдържат по 1 електрон в най-външното си енергийно ниво. Твърди се, че са в група 1 и тъй като външният електрон се привлича слабо в ядрото, той може лесно да бъде загубен. Това прави атомите от Група 1 силно реактивни: Те лесно губят външния си електрон в химични реакции с други атоми. По подобен начин елементите от група 7 имат една свободна позиция във външното си енергийно ниво. Тъй като пълните външни енергийни нива са най-стабилни, тези атоми могат лесно да привлекат допълнителен електрон, когато реагират с други вещества.
Йонизационна енергия
Йонизационната енергия (I.E.) е мярка за лекотата, с която електроните могат да бъдат отстранени от атом. Елемент с ниска йонизационна енергия ще реагира лесно, като загуби външния си електрон. Йонизационната енергия се измерва за последователно отстраняване на всеки електрон от атом. Първата йонизационна енергия се отнася до енергията, необходима за отстраняване на първия електрон; втората йонизационна енергия се отнася до енергията, необходима за отстраняване на втория електрон и т.н. Чрез изследване на стойностите за енергиите на последователна йонизация на атома може да се предскаже вероятното му поведение. Например, калцият от група 2 има нисък 1-ви I.E. от 590 килоджаула на мол и относително ниско 2-ро I.E. от 1145 килоджаула на мол. Въпреки това, 3-ти I.E. е много по-висока при 4912 килоджаула на мол. Това предполага, че когато калцият реагира, най-вероятно е да загуби първите два лесно отстраними електрона.
Афинитет на електроните
Електронният афинитет (Еа) е мярка за това колко лесно атомът може да получи допълнителни електрони. Атомите с нисък афинитет на електрони са много реактивни, например флуорът е най-много реактивен елемент в Периодичната таблица и той има много нисък електронен афинитет при -328 килоджаула на мол. Както при йонизационната енергия, всеки елемент има поредица от стойности, представляващи афинитета на електроните при добавяне на първи, втори и трети електрони и т.н. Още веднъж последователните афинитети на даден елемент дават индикация за това как той ще реагира.
