Kaip elementai klasifikuojami periodinėje lentelėje

Periodinė lentelė, kurioje yra visi natūraliai susidarę ir iš proto pagaminti cheminiai elementai, yra centrinis bet kurios chemijos klasės ramstis. Šis klasifikavimo metodas yra 1869 m. Vadovėlis, kurį parašė Dmitrijus Ivanovičius Mendelejevas. Rusų mokslininkas pastebėjo, kad parašydamas žinomus elementus pagal didėjančią atominę masę, jis galėjo lengvai juos surūšiuoti į eiles pagal panašias savybes. Nuostabu, kad panašumai buvo tokie ryškūs, kad Mendelejevas savo periodinėje klasifikacijoje galėjo palikti vietos keliems neatrastiems elementams.

Periodinėje lentelėje elementą apibrėžia vertikalioji grupė ir horizontalusis laikotarpis. Kiekviename laikotarpyje, sunumeruotame nuo vienų iki septynių, yra didėjančio atominio skaičiaus elementų. Skirtingai nuo pirminio Mendelejevo sąrašo, šiuolaikinė periodinė lentelė remiasi atomo skaičiumi arba protonų skaičiumi elemento atomo branduolyje. Protonų skaičius yra logiškas pasirinkimas organizuojant elementus, nes protonai lemia cheminę atomo tapatybę, o atominė masė skiriasi priklausomai nuo skirtingų atominių izotopų. Aštuoniolika stulpelių yra periodinėje lentelėje, paprastai vadinami grupėmis. Kiekvienoje grupėje yra keli elementai, turintys panašias fizines savybes dėl jų pagrindinės atominės struktūros.

Atomas yra mažiausias materijos padalinys, išlaikantis savo, kaip cheminio elemento, tapatumą; jis yra centrinio branduolio apsuptas elektronų debesies. Branduolys turi teigiamą krūvį dėl protonų, kurie pritraukia mažus, neigiamai įkrautus elektronus. Elektronų ir protonų skaičius yra lygus neutraliam atomui. Elektronai yra suskirstyti į orbitales ar apvalkalus dėl kvantinės mechanikos principų, kurie riboja elektronų skaičių kiekviename apvalkale. Cheminė sąveika tarp atomų paprastai veikia tik išorinius paskutinio apvalkalo elektronus, vadinamus valentiniais elektronais. Kiekvienos grupės elementai turi tą patį valentinių elektronų skaičių, todėl jie gauna arba praranda elektronus kitiems atomams panašiai reaguoja. Elektronų apvalkalai padidėja, todėl periodinės lentelės periodo dydis didėja.

Kairėje periodinės lentelės pusėje yra dvi labai reaktyvių metalų grupės. Išskyrus vandenilį, pirmąją koloną sudaro minkšti, blizgantys šarminiai metalai. Šių metalų valentiniame apvalkale yra tik vienas elektronas, kuris cheminių reakcijų metu lengvai paaukojamas kitam atomui. Dėl savo sprogstamojo reaktyvumo tiek ore, tiek vandenyje šarminiai metalai gamtoje retai randami elementarios formos. Antroje grupėje šarminiai žemių metalai turi du valentinius elektronus, todėl jie yra šiek tiek kietesni ir mažiau reaktyvūs. Tačiau šie metalai vis dar retai randami savo elementine forma.

Dauguma periodinės lentelės elementų priskiriami metalams. Pereinamieji metalai guli lentelės centre ir apima 3–12 grupes. Šie elementai yra kieti kambario temperatūroje, išskyrus gyvsidabrį, ir turi metalinę spalvą ir formuojamumą, kurio tikimasi iš metalų. Kadangi valentiniai apvalkalai užauga tokie dideli, kai kurie pereinamieji metalai ištraukiami iš periodinės lentelės ir pridedami prie diagramos apačios; šie vadinami lantanidais ir aktinidais. Daugelis pereinamųjų metalų, esančių netoli periodinės lentelės apačios, yra reti ir nestabilūs.

Dešinėje periodinės lentelės pusėje šiurkšti įstriža linija dalija metalus kairėje nuo nemetalų dešinėje. Tarp šios linijos yra metaloidai, tokie kaip germanis ir arsenas, kurie turi tam tikrų metalinių savybių. Chemikai visus šios skiriamosios linijos dešinėje esančius elementus priskiria nemetalams, išskyrus 18 grupę, esančią dešinėje. Daugelis nemetalų yra dujiniai, ir visi jie pasižymi polinkiu įgyti elektronus ir užpildyti valentinius apvalkalus.

18 grupė, esanti periodinės lentelės dešinėje dešinėje, yra sudaryta tik iš dujų. Šie elementai turi visą valentinį apvalkalą ir yra linkę nei įgyti, nei prarasti elektronų. Todėl šios dujos egzistuoja beveik vien savo elementine forma. Chemikai jas priskiria prie tauriųjų arba inertinių dujų. Visos tauriosios dujos yra bespalvės, bekvapės ir nereaguoja.