Kuidas elemente perioodilisustabelis liigitatakse

Perioodiline tabel, mis sisaldab kõiki looduslikult esinevaid ja hullumeelselt valmistatud keemilisi elemente, on mis tahes keemiaklassi keskne sammas. See liigitusmeetod pärineb 1869. aasta õpikust, mille on kirjutanud Dmitri Ivanovitš Mendelejev. Vene teadlane märkas, et kui ta kirjutas teadaolevad elemendid aatommassi suurendamise järjekorras, sai ta neid sarnaste omaduste põhjal hõlpsasti ridadesse sorteerida. Hämmastaval kombel olid sarnasused nii eristuvad, et Mendelejev suutis oma perioodilises klassifikatsioonis jätta ruumi mitmele avastamata elemendile.

Perioodilisustabelis on element määratletud selle vertikaalse rühma ja horisontaalse perioodi järgi. Iga periood, mis on nummerdatud üks kuni seitse, sisaldab suureneva aatomnumbri elemente. Erinevalt Mendelejevi algsest loendist põhineb tänapäevane perioodilisustabel aatominumbril ehk prootonite arvul elemendi aatomituumas. Prootoninumber on elementide korrastamise loogiline valik, kuna prootonid määravad aatomi keemilise identiteedi, samas kui aatommass varieerub erinevate aatomi isotoopide korral. Perioodilisustabelis on 18 veergu, mida tavaliselt nimetatakse rühmadeks. Igas rühmas on mitu elementi, millel on nende aatomi struktuuri tõttu sarnased füüsikalised omadused.

Aatom on väikseim ainejaotus, mis säilitab oma identiteedi keemilise elemendina; see on kesktuumast, mida ümbritseb elektronpilv. Tuumal on prootonite tõttu positiivne laeng, mis meelitab väikeseid negatiivselt laetud elektrone. Elektronide ja prootonite arv on neutraalse aatomi puhul võrdne. Elektronid on kvantmehaanika põhimõtete tõttu organiseeritud orbitaalideks või kestadeks, mis piiravad elektronide arvu igas kestas. Keemiline interaktsioon aatomite vahel mõjutab tavaliselt ainult viimase kesta väliseid elektrone, mida nimetatakse valentselektronideks. Igas rühmas on elementidel sama arv valentselektrone, mistõttu nad reageerivad sarnaselt, kui nad saavad või kaotavad elektronid teistele aatomitele. Elektronkestade suurus suureneb, põhjustades perioodilise tabeli perioodi suuruse suurenemist.

Perioodilise tabeli vasakus servas on kaks ülireaktiivsete metallide rühma. Välja arvatud vesinik, koosneb esimene veerg pehmetest läikivatest leelismetallidest. Nendel metallidel on valentskoores ainult üks elektron, mis keemiliste reaktsioonide käigus kergesti annetatakse teisele aatomile. Oma plahvatusohtliku reaktiivsuse tõttu nii õhus kui vees leidub leelismetalle looduses elementaarsel kujul harva. Teises rühmas on leelismuldmetallidel kaks valentselektroni, mistõttu need on veidi kõvemad ja vähem reageerivad. Kuid neid metalle leidub nende elementaarsel kujul endiselt harva.

Enamik perioodilise tabeli elemente on klassifitseeritud metallideks. Siirdemetallid asuvad tabeli keskel ja ulatuvad rühmadest kolm kuni 12. Need elemendid on toatemperatuuril tahked, välja arvatud elavhõbe, ning nende metallide värvus ja vormitavus on eeldatavad. Kuna valentskoored kasvavad nii suureks, on mõned siirdemetallid perioodilisustabelist välja võetud ja lisatud diagrammi lõppu; need on tuntud kui lantaniidid ja aktiniidid. Paljud perioodilise tabeli alaosas asuvad siirdemetallid on haruldased ja ebastabiilsed.

Perioodilise tabeli paremal küljel jagab kare diagonaaljoon vasakul olevad metallid paremal olevatest mittemetallidest. Sellel joonel asuvad metalloidid, nagu germaanium ja arseen, millel on mõned metallilised omadused. Keemikud liigitavad kõik selle eraldusjoone paremal asuvad elemendid mittemetallideks, välja arvatud paremas ääres asuv rühm 18. Paljud mittemetallid on gaasilised ja kõik on tähelepanuväärsed oma kalduvuse järgi saada elektrone ja täita valentskoore.

Perioodikustabeli paremas servas olev rühm 18 koosneb täielikult gaasidest. Nendel elementidel on täisvalentsid kestad ja nad ei võta ega kaota elektrone. Seetõttu eksisteerivad need gaasid peaaegu eranditult elementaarsel kujul. Keemikud liigitavad need vääris- või inertseteks gaasideks. Kõik väärisgaasid on värvusetud, lõhnatud ja reageerimata.