Kuinka elementit luokitellaan jaksollisessa taulukossa

Jaksollinen taulukko, joka sisältää kaikki luonnossa esiintyvät ja hullusti tehdyt kemialliset alkuaineet, on minkä tahansa kemian luokkahuoneen keskeinen pilari. Tämä luokittelumenetelmä on vuodelta 1869 peräisin olevan oppikirjan, jonka on kirjoittanut Dmitri Ivanovich Mendelejev. Venäläinen tiedemies huomasi, että kirjoittaessaan tunnetut elementit atomipainon kasvun järjestyksessä hän pystyi helposti lajittelemaan ne riveihin samanlaisten ominaisuuksien perusteella. Hämmästyttävää, että yhtäläisyydet olivat niin selvästi erottuvia, että Mendelejev pystyi jättämään tilaa useille tuntemattomille elementeille jaksollisessa luokituksessaan.

Jaksollisessa taulukossa elementti määritetään sen vertikaalisen ryhmän ja vaakasuoran jakson perusteella. Jokainen jakso, numeroitu yhdestä seitsemään, sisältää kasvavan atomiluvun elementtejä. Toisin kuin Mendelejevin alkuperäisessä luettelossa, moderni jaksoittaulukko perustuu atomilukuun tai alkion atomiatumassa olevien protonien määrään. Protoniluku on looginen valinta elementtien järjestämiseen, koska protonit määrittävät atomin kemiallisen identiteetin, kun taas atomipaino vaihtelee atomien isotooppien mukaan. Jaksollisessa taulukossa on 18 saraketta, joita yleensä kutsutaan ryhmiksi. Jokainen ryhmä sisältää useita elementtejä, joilla on samanlaiset fysikaaliset ominaisuudet taustalla olevan atomirakenteensa vuoksi.

Atomi on pienin ainejako, joka säilyttää identiteettinsä kemiallisena elementtinä; se on keskitumasta, jota ympäröi elektronipilvi. Ytimellä on positiivinen varaus protonien ansiosta, jotka houkuttelevat pieniä, negatiivisesti varautuneita elektroneja. Elektroneja ja protoneja on yhtä paljon neutraalille atomille. Elektronit on järjestetty kiertoradoiksi tai kuoreiksi kvanttimekaniikan periaatteiden vuoksi, jotka rajoittavat elektronien määrää kussakin kuoressa. Kemialliset vuorovaikutukset atomien välillä vaikuttavat yleensä vain viimeisen kuoren ulompiin elektroneihin, joita kutsutaan valenssielektroneiksi. Kunkin ryhmän elementeillä on sama määrä valenssielektroneja, mikä saa ne reagoimaan samalla tavalla, kun ne saavat tai menettävät elektroneja muille atomille. Elektronikuorien koko kasvaa aiheuttaen jaksollisen taulukon kasvavan jaksokoon.

Jaksollisen taulukon vasemmassa reunassa on kaksi erittäin reaktiivisten metallien ryhmää. Vetyä lukuun ottamatta ensimmäinen pylväs koostuu pehmeistä, kiiltävistä alkalimetalleista. Näiden metallien valenssikuoressa on vain yksi elektroni, joka luovutetaan helposti toiselle atomille kemiallisissa reaktioissa. Räjähtävän reaktiivisuudensa vuoksi sekä ilmassa että vedessä alkalimetalleja esiintyy luonnossa harvoin alkuainemuodossaan. Toisessa ryhmässä maa-alkalimetalleissa on kaksi valenssielektronia, mikä tekee niistä hieman kovempia ja vähemmän reaktiivisia. Näitä metalleja esiintyy kuitenkin edelleen harvoin alkuaineina.

Suurin osa jaksollisen taulukon elementeistä luokitellaan metalleiksi. Siirtymämetallit ovat pöydän keskellä ja ulottuvat ryhmiin 3-12. Nämä alkuaineet ovat kiinteitä huoneenlämpötilassa, elohopeaa lukuun ottamatta, ja niiden metallien väri ja muovattavuus odotetaan metallilta. Koska valenssikuoret kasvavat niin suuriksi, osa siirtymämetalleista otetaan jaksollisesta taulukosta ja liitetään kaavion loppuun; nämä tunnetaan nimellä Lanthanides ja Actinides. Monet siirtymämetallit lähellä jaksollisen taulukon alaosaa ovat harvinaisia ​​ja epävakaita.

Jaksollisen taulukon oikealla puolella karkea lävistäjäviiva jakaa vasemmalla olevat metallit oikeanpuoleisista epämetalleista. Tämän linjan kohdalla ovat metalloidit, kuten germanium ja arseeni, joilla on joitain metallisia ominaisuuksia. Kemistit luokittelevat kaikki tämän jakolinjan oikealla puolella olevat elementit ei-metalleiksi, lukuun ottamatta ääripäässä olevaa ryhmää 18. Monet ei-metallit ovat kaasumaisia, ja kaikki ovat merkittäviä niiden taipumuksella hankkia elektroneja ja täyttää valenssikuorensa.

Ryhmä 18, jaksollisen taulukon oikeassa reunassa, koostuu kokonaan kaasuista. Näillä elementeillä on täysi valenssikuori, eivätkä ne yleensä saa tai menetä elektroneja. Tämän seurauksena nämä kaasut esiintyvät melkein yksinomaan alkuaineina. Kemistit luokittelevat ne jaloksi tai inertiksi kaasuksi. Kaikki jalokaasut ovat värittömiä, hajuttomia ja reagoimattomia.