Jak souvisí valenční elektrony prvku s jeho skupinou v periodické tabulce?

V roce 1869 publikoval Dmitrij Mendělejev článek s názvem „O vztahu vlastností prvků k jejich atomovým hmotnostem“. V tom článku on vytvořili uspořádané uspořádání prvků, uvedli je v pořadí podle zvýšení hmotnosti a uspořádali je do skupin na základě podobné chemikálie vlastnosti. Přestože před objevením detailů atomové struktury zbývalo mnoho desetiletí, Mendělejevův stůl již organizoval prvky z hlediska jejich valence.

V Mendělejevově době byly atomy považovány za nedělitelné, jedinečné entity. Některé byly těžší než jiné a zdálo se rozumné objednávat prvky podle hmotnosti. S tímto přístupem jsou dva problémy. Za prvé, měření hmotnosti je obtížný úkol a mnoho z přijatých závaží Mendělejevova dne nebylo správné. Zadruhé se ukázalo, že atomová hmotnost není ve skutečnosti relevantním parametrem. Dnešní periodické tabulky umisťují prvky v pořadí podle jejich atomového čísla, což je počet protonů v jádře. V Mendělejevově době ještě nebyly objeveny protony.

Mendělejev napsal, že „uspořádání podle atomové hmotnosti odpovídá valenci prvku a do určité míry rozdílu v chemickém chování. “Valence v Mendělejevově chápání byla známkou schopnosti prvku kombinovat s jinými elementy. Mendělejev spojil pořadí atomové hmotnosti se společnými valencemi, aby uspořádal prvky do tabulky. To znamená, že organizoval prvky ve skupinách podle jejich chemických charakteristik. Protože se tyto vlastnosti opakují tak často, výsledkem byla periodická tabulka, ve které každý svislý sloupec, nazývaný skupina, obsahuje prvky s podobnými charakteristikami a každá vodorovná řada, nazývaná tečka, uspořádává prvky podle hmotnosti a zvyšuje se zleva doprava a shora dolů dno.

Asi 50 let po Mendeleevově první periodické tabulce vědci zjistili, že atom byl postaven kolem jádra s pozitivně nabitými protony a neutrálními neutrony - oba jsou relativně těžký. Kladně nabité jádro je obklopeno mrakem záporně nabitých elektronů. Počet protonů - nazývaný také atomové číslo - se obvykle shoduje s počtem elektronů. Ukazuje se, že počet elektronů prvek do značné míry určuje jeho chemické vlastnosti. Správné pořadí v periodické tabulce je tedy určeno počtem elektronů, nikoli váhou, jak původně navrhoval Mendělejev.

Elektrony v oblaku obklopující jádro prvku jsou uspořádány ve vrstvách, které se nazývají skořápky. Každá skořápka má určitý počet elektronů, které může pojmout. Když je každá skořápka naplněna, přidává se nová skořápka, dokud nejsou započítány všechny elektrony. Elektrony v nejvzdálenějším plášti se nazývají valenční elektrony, protože jejich interakce určují chemické vlastnosti prvku. Sloupce, které byly nastaveny tak, aby seskupovaly prvky podle podobných chemických vlastností, se ukázaly jako přesně stejné sloupce definované počtem valenčních elektronů. Prvky ve skupině 1A mají pouze jeden valenční elektron a každý sloupec skupiny A vpravo přidává ještě jeden valenční elektron. Organizace je s prvky skupiny B trochu temná, ale každý z nich je také seskupen podle počtu valenčních elektronů.