Kako se razvrstavaju elementi na periodnom sustavu

Periodni sustav, koji sadrži sve prirodne i lude kemijske elemente, središnji je stup svake učionice kemije. Ova metoda klasifikacije datira iz udžbenika iz 1869. godine, koji je napisao Dmitrij Ivanovič Mendelejev. Ruski je znanstvenik primijetio da ih je, kada je napisao poznate elemente po redoslijedu povećanja atomske težine, lako mogao razvrstati u redove na temelju sličnih karakteristika. Nevjerojatno je da su sličnosti bile toliko prepoznatljive da je Mendeleev u svojoj periodičnoj klasifikaciji mogao ostaviti mjesta za nekoliko neotkrivenih elemenata.

U periodnom sustavu element je definiran vertikalnom skupinom i vodoravnim razdobljem. Svako razdoblje, brojeno od jednog do sedam, sadrži elemente sve većeg atomskog broja. Za razliku od izvornog popisa Mendelejeva, suvremeni periodni sustav temelji se na atomskom broju ili broju protona u atomskoj jezgri elementa. Protonski broj logičan je izbor za organiziranje elemenata, jer protoni određuju kemijski identitet atoma, dok atomska težina varira s različitim atomskim izotopima. Osamnaest stupaca nalazi se u periodnom sustavu, koji se obično naziva skupinama. Svaka skupina sadrži nekoliko elemenata koji imaju slična fizička svojstva zbog osnovne atomske strukture.

Atom je najmanja podjela materije koja zadržava svoj identitet kao kemijski element; središnje je jezgre okruženo elektronskim oblakom. Jezgra ima pozitivan naboj zbog protona koji privlače male, negativno nabijene elektrone. Brojevi elektrona i protona jednaki su za neutralni atom. Elektroni su organizirani u orbitale ili ljuske zbog principa kvantne mehanike koji ograničavaju broj elektrona u svakoj ljusci. Kemijske interakcije između atoma obično utječu samo na vanjske elektrone u posljednjoj ljusci, zvanim valentni elektroni. Elementi u svakoj skupini imaju jednak broj valentnih elektrona, zbog čega reagiraju slično kad dobivaju ili gube elektrone drugim atomima. Elektronske ljuske povećavaju se, što uzrokuje sve veću veličinu razdoblja periodnog sustava.

Krajnja lijeva strana periodnog sustava obuhvaća dvije skupine visoko reaktivnih metala. S izuzetkom vodika, prvi stupac čine mekani, sjajni alkalni metali. Ovi metali imaju samo jedan elektron u valentnoj ljusci, koji se lako donira drugom atomu u kemijskim reakcijama. Zbog svoje eksplozivne reaktivnosti i u zraku i u vodi, alkalni metali se u prirodi rijetko mogu naći u svom elementarnom obliku. U drugoj skupini zemnoalkalijski metali imaju dva valentna elektrona, što ih čini malo tvrđima i manje reaktivnim. Međutim, ti se metali još uvijek rijetko mogu naći u svom elementarnom obliku.

Većina elemenata u periodnom sustavu klasificirana je kao metali. Prijelazni metali leže u središtu stola i obuhvaćaju skupine od tri do 12. Ovi su elementi čvrsti na sobnoj temperaturi, osim žive, i imaju metalnu boju i podatnost od metala koja se očekuje. Budući da valentne ljuske rastu toliko velike, neki od prijelaznih metala izvučeni su iz periodnog sustava i dodani na dno grafikona; oni poznati kao Lanthanides i Actinides. Mnogi prijelazni metali pri dnu periodnog sustava rijetki su i nestabilni.

Na desnoj strani periodnog sustava gruba dijagonalna linija dijeli metale s lijeve strane od nemetala s desne strane. Preko ove linije prelaze metaloidi, poput germanija i arsena, koji imaju neka metalna svojstva. Kemičari kategoriziraju sve elemente s desne strane ove linije razdvajanja kao nemetale, s izuzetkom skupine 18 krajnje desno. Mnogi su nemetali plinoviti i svi su značajni po svojoj tendenciji dobivanja elektrona i ispunjavanja valentnih ljuski.

Skupina 18, s krajnje desne strane periodnog sustava, u cijelosti je sastavljena od plinova. Ti elementi imaju pune valentne ljuske i nemaju tendenciju niti dobivati ​​niti gubiti elektrone. Kao rezultat, ovi plinovi postoje gotovo isključivo u svom elementarnom obliku. Kemičari ih klasificiraju kao plemenite ili inertne plinove. Svi plemeniti plinovi su bez boje, mirisa i nereagiraju.