Как валентните електрони на даден елемент се свързват с неговата група в периодичната таблица?

През 1869 г. Дмитрий Менделеев публикува статия, озаглавена „За връзката на свойствата на елементите с техните атомни тегла“. В тази хартия той създаде подредено подреждане на елементите, като ги изброява по ред на увеличаване на теглото и ги подрежда в групи, базирани на подобен химикал Имоти. Въпреки че са останали много десетилетия, преди да бъдат открити подробностите за атомната структура, таблицата на Менделеев вече е организирала елементи по отношение на тяхната валентност.

По времето на Менделеев атомите се смятаха за неделими, уникални образувания. Някои бяха по-тежки от други и изглеждаше разумно да се поръчат елементите чрез увеличаване на теглото. Има два проблема с този подход. Първо, измерването на теглото е трудна задача и много от приетите тежести по времето на Менделеев не са били правилни. Второ, оказва се, че атомното тегло всъщност не е съответният параметър. Днешните периодични таблици разполагат елементите по реда на атомното им число, което е броят на протоните в ядрото. По времето на Менделеев протоните все още не бяха открити.

Менделеев пише, че „подреждането според атомното тегло съответства на валентността на елемента и до известна степен на разликата в химичното поведение. "Валентността, по разбирането на Менделеев, е показател за способността на даден елемент да се комбинира с други елементи. Менделеев комбинира реда на атомното тегло с общи валенции, за да организира елементите в таблица. Тоест той е организирал елементите в групи според техните химични характеристики. Тъй като тези свойства се повтарят на всеки толкова често, резултатът е периодична таблица, в която всяка вертикална колона, наречена група, съдържа елементи с подобни характеристики и всеки хоризонтален ред, наречен период, подрежда елементите по тегло, увеличавайки се отляво надясно и отгоре до отдолу.

Около 50 години след първата периодична таблица на Менделеев учените откриха, че е построен атомът около ядро ​​с положително заредени протони и неутрални неутрони - и двете са относително тежък. Положително зареденото ядро ​​е заобиколено от облак от отрицателно заредени електрони. Броят на протоните - наричан още атомен номер - обикновено съвпада с броя на електроните. Оказва се, че броят на електроните, които даден елемент има, до голяма степен определя неговите химични свойства. Така че правилният ред в периодичната система се определя от броя на електроните, а не от теглото, както първоначално е предложил Менделеев.

Електроните в облака, заобикалящи ядрото на даден елемент, са подредени на слоеве, наречени черупки. Всяка обвивка има определен брой електрони, които може да задържи. Когато всяка обвивка се запълни, се добавя нова обвивка, докато се отчетат всички електрони. Електроните в най-външната обвивка се наричат ​​валентни електрони, тъй като именно техните взаимодействия определят химичните свойства на даден елемент. Колоните, които са били настроени да групират елементи от подобни химични свойства, се оказват точно същите колони, определени от броя на валентните електрони. Елементите в група 1А имат само един валентен електрон и всяка колона от група А вдясно добавя още един валентен електрон. Организацията става малко мътна с елементите от група В, но всеки от тях също е групиран по броя на валентните електрони.