Periodická tabulka, která obsahuje všechny přirozeně se vyskytující a šíleně vyrobené chemické prvky, je ústředním pilířem každé učebny chemie. Tato metoda klasifikace pochází z učebnice z roku 1869, kterou napsal Dmitrij Ivanovič Mendělejev. Ruský vědec si všiml, že když napsal známé prvky v pořadí zvyšování atomové hmotnosti, mohl je snadno třídit do řádků na základě podobných charakteristik. Překvapivě byly podobnosti natolik výrazné, že Mendělejev dokázal ve své periodické klasifikaci ponechat prostor pro několik neobjevených prvků.
Periodická organizace
V periodické tabulce je prvek definován svislou skupinou a vodorovnou periodou. Každé období, očíslované od jedné do sedmi, obsahuje prvky zvyšujícího se atomového čísla. Na rozdíl od Mendeleevova původního seznamu je moderní periodická tabulka založena na atomovém čísle nebo na počtu protonů v atomovém jádru prvku. Protonové číslo je logickou volbou pro organizaci prvků, protože protony určují chemickou identitu atomu, zatímco atomová hmotnost se mění s různými atomovými izotopy. Osmnáct sloupců je v periodické tabulce, obvykle označovaných jako skupiny. Každá skupina obsahuje několik prvků, které mají podobné fyzikální vlastnosti díky své základní atomové struktuře.
Vědecké zdůvodnění
Atom je nejmenší rozdělení hmoty, které si udržuje svoji identitu chemického prvku; je to centrální jádro obklopené elektronovým mrakem. Jádro má kladný náboj díky protonům, které přitahují malé záporně nabité elektrony. Počet elektronů a protonů je u neutrálního atomu stejný. Elektrony jsou organizovány do orbitalů nebo skořápek díky principům kvantové mechaniky, které omezují počet elektronů v každé skořápce. Chemické interakce mezi atomy obvykle ovlivňují pouze vnější elektrony v poslední skořápce, které se nazývají valenční elektrony. Prvky v každé skupině mají stejný počet valenčních elektronů, díky čemuž reagují podobně, když získají nebo ztratí elektrony jiným atomům. Velikost elektronových obalů se zvětšuje, což způsobuje zvětšující se periodickou velikost periodické tabulky.
Alkalické a alkalické zemské kovy
Zcela vlevo od periodické tabulky jsou dvě skupiny vysoce reaktivních kovů. S výjimkou vodíku sestává první kolona z měkkých, lesklých alkalických kovů. Tyto kovy mají ve své valenční skořápce pouze jeden elektron, který je v chemických reakcích snadno darován jinému atomu. Alkalické kovy se díky své výbušné reaktivitě ve vzduchu i ve vodě zřídka vyskytují v přírodě v elementární formě. Ve druhé skupině mají kovy alkalických zemin dva valenční elektrony, což je činí mírně tvrdšími a méně reaktivními. Tyto kovy se však stále zřídka nacházejí v elementární formě.
Přechodové kovy
Většina prvků v periodické tabulce je klasifikována jako kovy. Přechodné kovy leží uprostřed tabulky a zahrnují skupiny tři až 12. Tyto prvky jsou pevné při pokojové teplotě, s výjimkou rtuti, a mají kovovou barvu a tvárnost očekávanou od kovů. Protože valenční skořápky rostou tak velké, jsou některé z přechodných kovů vyjmuty z periodické tabulky a připojeny ke spodní části grafu; tito známí jako Lanthanides a Actinides. Mnoho přechodných kovů v dolní části periodické tabulky je vzácných a nestabilních.
Metalloidy a nekovy
Na pravé straně periodické tabulky rozděluje kovy nalevo od nekovů vpravo hrubá diagonální čára. Na této lince jsou rozkročeny metaloidy, jako je germanie a arsen, které mají některé kovové vlastnosti. Chemici kategorizují všechny prvky napravo od této dělicí čáry jako nekovy, s výjimkou skupiny 18 zcela vpravo. Mnoho nekovů je plynných a všechny se vyznačují tendencí získávat elektrony a plnit své valenční skořápky.
Vzácné plyny
Skupina 18 na pravé straně periodické tabulky je složena výhradně z plynů. Tyto prvky mají plné valenční skořápky a nemají tendenci ani získávat, ani ztrácet elektrony. Výsledkem je, že tyto plyny existují téměř výlučně ve své elementární formě. Chemici je klasifikují jako ušlechtilé nebo inertní plyny. Všechny vzácné plyny jsou bezbarvé, bez zápachu a nereaktivní.