Kuinka elementin valenssielektronit liittyvät ryhmään jaksollisessa taulukossa?

Dmitri Mendelejev julkaisi vuonna 1869 paperin nimeltä "Elementtien ominaisuuksien suhde heidän atomipainoonsa". Siinä paperissa hän tuotti järjestetyn elementtien järjestelyn, luetellen ne painon lisäämisen järjestyksessä ja järjestämällä ne ryhmiin samanlaisten kemikaalien perusteella ominaisuudet. Vaikka atomirakenteen yksityiskohtien löytäminen oli vielä vuosikymmenien ajan, Mendelejevin taulukko järjesti jo elementtejä niiden valenssin suhteen.

Mendelejevin aikoina atomien uskottiin olevan jakamattomia, ainutlaatuisia kokonaisuuksia. Jotkut olivat painavampia kuin toiset, ja tuntui järkevältä tilata elementtejä lisäämällä painoa. Tässä lähestymistavassa on kaksi ongelmaa. Ensinnäkin painon mittaaminen on hankala tehtävä, ja monet Mendelejevin päivän hyväksytyistä painoista eivät olleet oikein. Toiseksi käy ilmi, että atomipaino ei oikeastaan ​​ole merkityksellinen parametri. Tämän päivän jaksolliset taulukot sijoittavat elementit niiden atomiluvun järjestykseen, joka on protonien lukumäärä ytimessä. Mendelejevin aikana protoneja ei ollut vielä löydetty.

Mendelejev kirjoitti, että "atomipainon mukainen järjestely vastaa elementin valenssia ja jossain määrin eroa "Valenssi oli Mendelejevin käsityksen mukaan osoitus elementin kyvystä yhdistää muihin elementtejä. Mendelejev yhdisti atomipainon järjestyksen yhteisiin valensseihin järjestääkseen elementit taulukossa. Toisin sanoen hän järjesti elementit ryhmiin niiden kemiallisten ominaisuuksien mukaan. Koska nämä ominaisuudet toistuvat niin usein, tuloksena oli jaksollinen taulukko, jossa kukin pystysarakkeessa, nimeltään ryhmä, sisältää elementtejä joilla on samanlaiset ominaisuudet, ja kukin vaakasuora rivi, jota kutsutaan pisteeksi, järjestää elementit painon mukaan kasvamalla vasemmalta oikealle ja ylhäältä pohjassa.

Noin 50 vuotta Mendelejevin ensimmäisen jaksollisen taulukon jälkeen tutkijat löysivät atomin rakentamisen ytimen ympärillä, jossa on positiivisesti varautuneita protoneja ja neutraaleja neutroneja - jotka molemmat ovat suhteellisen raskas. Positiivisesti varautunutta ydintä ympäröi negatiivisesti varautuneiden elektronien pilvi. Protonien lukumäärä - jota kutsutaan myös atomiluvuksi - vastaa tyypillisesti elektronien lukumäärää. On käynyt ilmi, että elektronien lukumäärä, jolla elementti on, määrää suurelta osin sen kemialliset ominaisuudet. Joten jaksollisen järjestelmän oikea järjestys määräytyy elektronien lukumäärän, ei painon mukaan, kuten Mendelejev alun perin ehdotti.

Elementin ydintä ympäröivät pilven elektronit on järjestetty kerroksiksi, joita kutsutaan kuoriksi. Jokaisessa kuoressa on tietty määrä elektroneja, joihin se mahtuu. Kun jokainen kuori on täytetty, uusi kuori lisätään, kunnes kaikki elektronit otetaan huomioon. Ulkoisimman kuoren elektroneja kutsutaan valenssielektroneiksi, koska niiden vuorovaikutus määrää elementin kemialliset ominaisuudet. Pylväät, jotka oli asetettu ryhmittelemään elementtejä samanlaisilla kemiallisilla ominaisuuksilla, osoittautuvat täsmälleen samoiksi sarakkeiksi, jotka määritetään valenssielektronien lukumäärällä. Ryhmän 1A elementeissä on vain yksi valenssielektroni, ja jokainen ryhmän A sarake oikealle lisää yhden valenssielektronin lisää. Organisaatio sekoittuu hieman ryhmän B elementteihin, mutta jokainen niistä on myös ryhmitelty valenssielektronien määrän mukaan.