Aastal 1869 avaldas Dmitri Mendelejev artikli pealkirjaga "Elementide omaduste seosest nende aatommassiga". Selles dokumendis ta toodetud elementide järjestuses, loetledes need kaalu suurendamise järjekorras ja paigutades rühmadesse sarnase kemikaali põhjal omadused. Ehkki aatomistruktuuri detailide avastamiseni oli jäänud palju aastakümneid, organiseeris Mendelejevi tabel elemente juba nende valentsuse osas.
Elemendid ja aatommass
Mendelejevi ajal arvati, et aatomid on jagamatud, ainulaadsed üksused. Mõni oli teistest raskem ja tundus mõistlik elementide tellimine kaalu suurendamise teel. Sellel lähenemisel on kaks probleemi. Esiteks on kaalu mõõtmine keeruline ülesanne ja paljud Mendelejevi päeva aktsepteeritud kaalud ei olnud õiged. Teiseks selgub, et aatomkaal pole tegelikult asjakohane parameeter. Tänapäeva perioodilised tabelid paigutavad elemendid nende aatomite arvu järgi, mis on prootonite arv tuumas. Mendelejevi ajal polnud prootoneid veel avastatud.
Elemendid ja keemilised omadused
Mendelejev kirjutas, et "aatomkaalu järgi paigutus vastab elemendi valentsile ja teatud määral erinevusele keemilises käitumises. "Valents oli Mendelejevi arusaama järgi osutus elemendi võimest kombineerida teiste elemendid. Mendelejev ühendas tabeli elementide korrastamiseks aatommassi järjekorra ühiste valentsidega. See tähendab, et ta korraldas elemendid rühmadesse vastavalt nende keemilistele omadustele. Kuna need omadused korduvad nii tihti, oli tulemuseks perioodiline tabel, milles iga vertikaalne veerg, mida nimetatakse rühmaks, sisaldab elemente sarnaste omadustega ja iga horisontaalne rida, mida nimetatakse punktiks, korraldab elemendid kaalu järgi, suurendades vasakult paremale ja ülevalt üles alt.
Aatomistruktuur
Umbes 50 aastat pärast Mendelejevi esimest perioodilist tabelit avastasid teadlased, et aatom ehitati tuuma ümber positiivselt laetud prootonite ja neutraalsete neutronitega - mõlemad on suhteliselt raske. Positiivselt laetud tuuma ümbritseb negatiivselt laetud elektronide pilv. Prootonite arv - mida nimetatakse ka aatomnumbriks - vastab tavaliselt elektronide arvule. Selgub, et elemendi elektronide arv määrab suuresti selle keemilised omadused. Niisiis määrab perioodilise tabeli õige järjekorra elektronide arv, mitte kaal, nagu Mendelejev algselt soovitas.
Valence elektronid
Elemendi tuuma ümbritsevad pilves olevad elektronid on paigutatud kihtideks, mida nimetatakse kestadeks. Igal kestal on kindel arv elektrone, mida see mahutab. Iga kesta täitmisel lisatakse uus kest, kuni kõik elektronid on arvestatud. Elektrone, mis asuvad välimises kestas, nimetatakse valentselektronideks, kuna just nende vastastikmõjud määravad elemendi keemilised omadused. Kolonnid, mis seati elementide rühmitamiseks sarnaste keemiliste omaduste järgi, osutuvad täpselt samadeks veergudeks, mis on määratletud valentselektronide arvuga. 1A rühma elementidel on ainult üks valentselektron ja iga paremal asuv A rühma veerg lisab veel ühe valentselektroni. Organisatsioon muutub B-rühma elementidega veidi segaseks, kuid igaüks neist on rühmitatud ka valentselektronide arvu järgi.