Πώς σχετίζονται τα ηλεκτρόνια Valence ενός στοιχείου με την ομάδα του στον περιοδικό πίνακα;

Το 1869 ο Ντμίτρι Μεντελέεφ δημοσίευσε μια εφημερίδα με τίτλο, «Σχετικά με τη σχέση των ιδιοτήτων των στοιχείων με τα ατομικά τους βάρη». Σε αυτό το χαρτί αυτός παρήγαγε μια διατεταγμένη διάταξη των στοιχείων, παραθέτοντάς τα κατά σειρά αύξησης βάρους και τακτοποιώντας τα σε ομάδες με βάση παρόμοια χημικά ιδιότητες. Παρόλο που έμειναν πολλές δεκαετίες πριν να ανακαλυφθούν οι λεπτομέρειες της ατομικής δομής, ο πίνακας του Μεντελέεφ είχε ήδη οργανώσει στοιχεία ως προς το σθένος τους.

Τα άτομα του Μεντελέφ θεωρούνταν αδιαίρετα, μοναδικές οντότητες. Μερικά ήταν βαρύτερα από άλλα, και φαινόταν λογικό να παραγγείλετε τα στοιχεία αυξάνοντας το βάρος. Υπάρχουν δύο προβλήματα με αυτήν την προσέγγιση. Πρώτον, η μέτρηση του βάρους είναι μια δύσκολη εργασία, και πολλά από τα αποδεκτά βάρη της ημέρας του Μεντελέγιεφ δεν ήταν σωστά. Δεύτερον, αποδεικνύεται ότι το ατομικό βάρος δεν είναι πραγματικά η σχετική παράμετρος. Οι σημερινοί περιοδικοί πίνακες τοποθετούν τα στοιχεία στη σειρά του ατομικού τους αριθμού, που είναι ο αριθμός των πρωτονίων στον πυρήνα. Στην εποχή του Μεντελέφ, τα πρωτόνια δεν είχαν ανακαλυφθεί ακόμη

Ο Μεντελέεφ έγραψε ότι «η διάταξη σύμφωνα με το ατομικό βάρος αντιστοιχεί στο σθένος του στοιχείου και σε κάποιο βαθμό τη διαφορά στη χημική συμπεριφορά. "Το σθένος, κατά την κατανόηση του Mendeleev, ήταν μια ένδειξη της ικανότητας ενός στοιχείου να συνδυάζεται με άλλα στοιχεία. Ο Μεντελέεφ συνδύασε τη σειρά του ατομικού βάρους με τους κοινούς σθένους για να οργανώσει τα στοιχεία σε έναν πίνακα. Δηλαδή, οργάνωσε τα στοιχεία σε ομάδες σύμφωνα με τα χημικά χαρακτηριστικά τους. Επειδή αυτές οι ιδιότητες επαναλαμβάνονται τόσο συχνά, το αποτέλεσμα ήταν ένας περιοδικός πίνακας στον οποίο κάθε κατακόρυφη στήλη, που ονομάζεται ομάδα, περιέχει στοιχεία με παρόμοια χαρακτηριστικά, και κάθε οριζόντια σειρά, που ονομάζεται τελεία, τακτοποιεί τα στοιχεία κατά βάρος, αυξάνοντας από αριστερά προς τα δεξιά και από πάνω κάτω μέρος.

Περίπου 50 χρόνια μετά τον πρώτο περιοδικό πίνακα του Mendeleev, οι επιστήμονες ανακάλυψαν ότι το άτομο κατασκευάστηκε γύρω από έναν πυρήνα με θετικά φορτισμένα πρωτόνια και ουδέτερα νετρόνια - και τα δύο είναι σχετικά βαρύς. Ο θετικά φορτισμένος πυρήνας περιβάλλεται από ένα νέφος αρνητικά φορτισμένων ηλεκτρονίων. Ο αριθμός των πρωτονίων - που ονομάζεται επίσης ατομικός αριθμός - συνήθως ταιριάζει με τον αριθμό των ηλεκτρονίων. Αποδεικνύεται ότι ο αριθμός ηλεκτρονίων που ένα στοιχείο καθορίζει σε μεγάλο βαθμό τις χημικές του ιδιότητες. Έτσι, η σωστή σειρά στον περιοδικό πίνακα καθορίζεται από τον αριθμό των ηλεκτρονίων, όχι από το βάρος όπως προτάθηκε αρχικά από τον Μεντελέεφ.

Τα ηλεκτρόνια στο σύννεφο που περιβάλλουν τον πυρήνα ενός στοιχείου είναι διατεταγμένα σε στρώματα, που ονομάζονται κελύφη. Κάθε κέλυφος έχει έναν συγκεκριμένο αριθμό ηλεκτρονίων που μπορεί να συγκρατήσει. Όταν γεμίζεται κάθε κέλυφος, προστίθεται ένα νέο κέλυφος μέχρι να ληφθούν υπόψη όλα τα ηλεκτρόνια. Τα ηλεκτρόνια στο εξώτατο κέλυφος ονομάζονται ηλεκτρόνια σθένους, επειδή οι αλληλεπιδράσεις τους καθορίζουν τις χημικές ιδιότητες ενός στοιχείου. Οι στήλες που δημιουργήθηκαν για την ομαδοποίηση στοιχείων με παρόμοιες χημικές ιδιότητες αποδεικνύονται ότι είναι οι ίδιες ακριβώς στήλες που καθορίζονται από τον αριθμό των ηλεκτρονίων σθένους. Τα στοιχεία στην ομάδα 1Α έχουν μόνο ένα ηλεκτρόνιο σθένους και κάθε στήλη ομάδας Α στα δεξιά προσθέτει ένα ακόμη ηλεκτρόνιο σθένους. Η οργάνωση γίνεται λίγο σκοτεινή με τα στοιχεία της ομάδας Β, αλλά καθένα από αυτά ομαδοποιείται επίσης από τον αριθμό των ηλεκτρονίων σθένους.