כיצד מסווגים האלמנטים בטבלה המחזורית

הטבלה המחזורית, המכילה את כל היסודות הכימיים המופיעים באופן טבעי ומטורף, היא העמוד המרכזי בכל כיתת כימיה. שיטת סיווג זו מתוארכת לספר לימוד משנת 1869, שנכתב על ידי דמיטרי איבנוביץ 'מנדלייב. המדען הרוסי הבחין שכאשר כתב את היסודות הידועים לפי סדר עלייה במשקל האטומי, הוא יכול למיין אותם בקלות לשורות על סמך מאפיינים דומים. למרבה הפלא, הדמיון היה כה מובהק, עד שמנדלב הצליח להשאיר רווחים למספר אלמנטים שלא התגלו בסיווגו התקופתי.

בטבלה המחזורית, אלמנט מוגדר על ידי הקבוצה האנכית והתקופה האופקית שלו. כל תקופה, שמספרה אחת עד שבע, מכילה אלמנטים של מספר אטומי הולך וגדל. בניגוד לרשימה המקורית של מנדלב, הטבלה המחזורית המודרנית מבוססת על מספר אטומי, או על מספר הפרוטונים בגרעין האטום של יסוד. מספר הפרוטון הוא בחירה הגיונית לארגון היסודות, מכיוון שפרוטונים קובעים את הזהות הכימית של אטום, בעוד שמשקל האטום משתנה עם איזוטופים אטומיים שונים. שמונה עשרה טורים נמצאים בטבלה המחזורית, המכונים בדרך כלל קבוצות. כל קבוצה מכילה כמה אלמנטים בעלי תכונות פיזיקליות דומות בשל המבנה האטומי הבסיסי שלהם.

האטום הוא החלוקה הקטנה ביותר של החומר השומר על זהותו כאלמנט כימי; זהו גרעין מרכזי המוקף בענן אלקטרונים. לגרעין יש מטען חיובי בגלל הפרוטונים, המושכים את האלקטרונים הקטנים והמטענים השלילית. האלקטרונים והפרוטונים שווים במספרם עבור אטום ניטרלי. האלקטרונים מאורגנים במסלול אוראלי או בקליפות בשל עקרונות מכניקת הקוונטים המגבילים את מספר האלקטרונים בכל קליפה. אינטראקציות כימיות בין אטומים משפיעות בדרך כלל רק על האלקטרונים החיצוניים בקליפה האחרונה, הנקראים אלקטרוני הערכיות. לאלמנטים בכל קבוצה יש מספר זהה של אלקטרוני ערכיות, מה שגורם להם להגיב באופן דומה כאשר הם צוברים או מאבדים אלקטרונים לאטומים אחרים. קליפות האלקטרונים גדלות בגודלן, וגורמות לגודל התקופה ההולך וגדל של הטבלה המחזורית.

הצד השמאלי הקיצוני של הטבלה המחזורית כולל שתי קבוצות של מתכות בעלות תגובתיות גבוהה. למעט מימן, הטור הראשון מורכב ממתכות אלקליות רכות ומבריקות. במתכות אלה יש רק אלקטרון אחד בקליפת הערכיות שלהן, אשר נתרם בקלות לאטום אחר בתגובות כימיות. בגלל תגובתיות הנפץ שלהם באוויר ובמים, המתכות האלקליות נמצאות לעיתים רחוקות בצורת היסוד שלהן בטבע. בקבוצה השנייה, למתכות האדמה האלקליין יש שני אלקטרונים ערכיים, מה שהופך אותם לקשים מעט יותר ופחות תגובתי. עם זאת, מתכות אלה עדיין נמצאות רק לעתים נדירות בצורתן האלמנטרית.

רוב האלמנטים בטבלה המחזורית מסווגים כמתכות. מתכות המעבר מונחות במרכז הטבלה ומשתרעות על קבוצות שלוש עד 12. אלמנטים אלה מוצקים בטמפרטורת החדר, למעט כספית, ויש להם את הצבע המתכתי והגמישות הצפויים למתכות. מכיוון שקליפות הערכיות גדלות כל כך, חלק ממתכות המעבר מוצגות מהטבלה המחזורית ומצורפות לתחתית התרשים; אלה המכונים Lanthanides ו- Actinides. רבות ממתכות המעבר בסמוך לתחתית הטבלה המחזורית הן נדירות ולא יציבות.

בצד ימין של הטבלה המחזורית, קו אלכסוני מחוספס מחלק את המתכות בצד שמאל מהלא-מתכות בצד ימין. המשתרכים על קו זה הם המטלואידים, כמו גרמניום וארסן, בעלי תכונות מתכתיות מסוימות. כימאים מסווגים את כל האלמנטים מימין לקו הפרדה זה כאל מתכות, למעט קבוצה 18 בצד ימין קיצוני. רבים מהמתכות שאינן מתכות הן גזיות, וכולם בולטים בנטייתם להשיג אלקטרונים ולמלא את קליפות הערכיות שלהם.

קבוצה 18, בצד ימין הקיצוני של הטבלה המחזורית, מורכבת כולה מגזים. לאלמנטים אלה קליפות ערכיות מלאות, והם נוטים לא לצבור ולא לאבד אלקטרונים. כתוצאה מכך, גזים אלה קיימים כמעט אך ורק בצורתם האלמנטרית. כימאים מסווגים אותם כגזים אצילים או אינרטים. כל הגזים האצילים חסרי צבע, חסרי ריח ולא מגיבים.