En 1869, Dmitri Mendeleev publia un article intitulé "Sur la relation entre les propriétés des éléments et leurs poids atomiques". Dans ce papier, il produit un arrangement ordonné des éléments, les énumérant par ordre de poids croissant et les arrangeant en groupes basés sur des produits chimiques similaires Propriétés. Bien qu'il restât de nombreuses décennies avant que les détails de la structure atomique ne soient découverts, le tableau de Mendeleïev organisait déjà les éléments en fonction de leur valence.
Éléments et poids atomique
A l'époque de Mendeleev, les atomes étaient considérés comme des entités indivisibles et uniques. Certains étaient plus lourds que d'autres, et il semblait raisonnable d'ordonner les éléments en augmentant le poids. Il y a deux problèmes avec cette approche. Premièrement, mesurer le poids est une tâche délicate, et bon nombre des poids acceptés à l'époque de Mendeleev n'étaient pas corrects. Deuxièmement, il s'avère que le poids atomique n'est pas vraiment le paramètre pertinent. Les tableaux périodiques d'aujourd'hui classent les éléments dans l'ordre de leur numéro atomique, qui est le nombre de protons dans le noyau. A l'époque de Mendeleev, les protons n'avaient pas encore été découverts.
Éléments et propriétés chimiques
Mendeleev a écrit que "l'arrangement selon le poids atomique correspond à la valence de l'élément et dans une certaine mesure la différence dans le comportement chimique. » La valence, dans la compréhension de Mendeleev, était une indication de la capacité d'un élément à se combiner avec d'autres éléments. Mendeleev a combiné l'ordre du poids atomique avec des valences communes pour organiser les éléments dans un tableau. C'est-à-dire qu'il a organisé les éléments en groupes selon leurs caractéristiques chimiques. Parce que ces propriétés se répètent de temps en temps, le résultat était un tableau périodique dans lequel chaque colonne verticale, appelée un groupe, contient des éléments avec des caractéristiques similaires, et chaque ligne horizontale, appelée période, organise les éléments en poids, en augmentant de gauche à droite et de haut en bas.
Structure atomique
Environ 50 ans après le premier tableau périodique de Mendeleev, les scientifiques ont découvert que l'atome avait été construit autour d'un noyau avec des protons chargés positivement et des neutrons neutres, tous deux relativement lourd. Le noyau chargé positivement est entouré d'un nuage d'électrons chargés négativement. Le nombre de protons - également appelé numéro atomique - correspond généralement au nombre d'électrons. Il s'avère que le nombre d'électrons d'un élément détermine en grande partie ses propriétés chimiques. Ainsi, l'ordre approprié dans le tableau périodique est déterminé par le nombre d'électrons, et non par le poids comme Mendeleev l'a proposé à l'origine.
Électrons de valence
Les électrons du nuage entourant le noyau d'un élément sont disposés en couches, appelées coquilles. Chaque coquille a un nombre spécifique d'électrons qu'elle peut contenir. Lorsque chaque coque est remplie, une nouvelle coque est ajoutée jusqu'à ce que tous les électrons soient pris en compte. Les électrons de la couche la plus externe sont appelés électrons de valence, car ce sont leurs interactions qui déterminent les propriétés chimiques d'un élément. Les colonnes qui ont été configurées pour regrouper les éléments par des propriétés chimiques similaires s'avèrent être exactement les mêmes colonnes définies par le nombre d'électrons de valence. Les éléments du groupe 1A n'ont qu'un seul électron de valence et chaque colonne du groupe A à droite ajoute un électron de valence supplémentaire. L'organisation devient un peu trouble avec les éléments du groupe B, mais chacun d'eux est également regroupé par son nombre d'électrons de valence.