Hvordan elementerne klassificeres i det periodiske system

Det periodiske system, der indeholder alle de naturligt forekommende og madlavede kemiske elementer, er den centrale søjle i ethvert kemiklasseværelse. Denne klassificeringsmetode stammer fra en lærebog fra 1869, skrevet af Dmitri Ivanovich Mendeleev. Den russiske videnskabsmand bemærkede, at da han skrev de kendte elementer i rækkefølge for at øge atomvægten, kunne han let sortere dem i rækker baseret på lignende egenskaber. Overraskende nok var lighederne så karakteristiske, at Mendeleev var i stand til at efterlade plads til flere uopdagede elementer i sin periodiske klassifikation.

I det periodiske system defineres et element af dets lodrette gruppe og vandrette periode. Hver periode, nummereret en til syv, indeholder elementer med stigende atomnummer. I modsætning til Mendeleevs oprindelige liste er det moderne periodiske system baseret på atomnummer eller antallet af protoner i et grundstofs atomkerne. Proton-nummeret er et logisk valg til at organisere elementerne, da protoner bestemmer den kemiske identitet af et atom, mens atomvægten varierer med forskellige atomisotoper. Atten kolonner er i det periodiske system, normalt kaldet grupper. Hver gruppe indeholder flere elementer, der har lignende fysiske egenskaber på grund af deres underliggende atomstruktur.

Atomet er den mindste deling af stof, der bevarer sin identitet som et kemisk element; den er af en central kerne omgivet af en elektronsky. Kernen har en positiv ladning på grund af protonerne, som tiltrækker de små, negativt ladede elektroner. Elektronerne og protonerne er ens i antal for et neutralt atom. Elektronerne er organiseret i orbitaler eller skaller på grund af kvantemekanikens principper, som begrænser antallet af elektroner i hver skal. Kemiske interaktioner mellem atomer påvirker normalt kun de ydre elektroner i den sidste skal, kaldet valenselektroner. Elementerne i hver gruppe har det samme antal valenselektroner, hvilket får dem til at reagere på samme måde, når de vinder eller mister elektroner til andre atomer. Elektronskallene øges i størrelse, hvilket forårsager den stigende periodestørrelse af det periodiske system.

Den yderste venstre side af det periodiske system inkluderer to grupper af stærkt reaktive metaller. Med undtagelse af brint består den første søjle af de bløde, skinnende alkalimetaller. Disse metaller har kun en elektron i deres valensskal, som let doneres til et andet atom i kemiske reaktioner. På grund af deres eksplosive reaktivitet i både luft og vand findes alkalimetalerne sjældent i deres grundform i naturen. I den anden gruppe har jordalkalimetalerne to valenselektroner, hvilket gør dem lidt hårdere og mindre reaktive. Disse metaller findes dog stadig sjældent i deres grundform.

Størstedelen af ​​elementerne i det periodiske system er klassificeret som metaller. Overgangsmetallerne ligger i midten af ​​bordet og spænder over grupper tre til 12. Disse grundstoffer er faste ved stuetemperatur undtagen kviksølv og har den metalliske farve og smidbarhed, der forventes af metaller. Fordi valensskaller vokser så store, udskilles nogle af overgangsmetallerne fra det periodiske system og føjes til bunden af ​​diagrammet; disse kendt som Lanthanides og Actinides. Mange af overgangsmetallerne nær bunden af ​​det periodiske system er sjældne og ustabile.

På højre side af det periodiske system opdeler en ru diagonal linje metallerne til venstre fra ikke-metaller til højre. Straddling denne linje er metalloiderne, såsom germanium og arsen, som har nogle metalliske egenskaber. Kemikere kategoriserer alle elementer til højre for denne skillelinje som ikke-metaller, med undtagelse af gruppe 18 yderst til højre. Mange af de ikke-metaller er gasformige, og alle er bemærkelsesværdige for deres tendens til at få elektroner og fylde deres valensskaller.

Gruppe 18, yderst til højre i det periodiske system, består udelukkende af gasser. Disse elementer har fulde valensskaller og har tendens til hverken at vinde eller miste elektroner. Som et resultat findes disse gasser næsten udelukkende i deres elementære form. Kemikere klassificerer dem som ædle eller inerte gasser. Alle ædelgasser er farveløse, lugtfri og ikke-reaktive.