Hoe de elementen in het periodiek systeem worden geclassificeerd

Het periodiek systeem, dat alle natuurlijk voorkomende en gekke chemische elementen bevat, is de centrale pijler van elk scheikundelokaal. Deze classificatiemethode dateert uit een leerboek uit 1869, geschreven door Dmitri Ivanovich Mendelejev. De Russische wetenschapper merkte op dat wanneer hij de bekende elementen schreef in volgorde van toenemend atoomgewicht, hij ze gemakkelijk in rijen kon sorteren op basis van vergelijkbare kenmerken. Verbazingwekkend genoeg waren de overeenkomsten zo onderscheidend dat Mendelejev in zijn periodieke classificatie ruimte kon laten voor verschillende onontdekte elementen.

In het periodiek systeem wordt een element gedefinieerd door zijn verticale groep en horizontale periode. Elke periode, genummerd van één tot en met zeven, bevat elementen met een toenemend atoomnummer. In tegenstelling tot de originele lijst van Mendelejev, is het moderne periodiek systeem gebaseerd op het atoomnummer, of het aantal protonen in de atoomkern van een element. Het protongetal is een logische keuze voor het ordenen van de elementen, aangezien protonen de chemische identiteit van een atoom bepalen, terwijl het atoomgewicht varieert met verschillende atoomisotopen. Achttien kolommen zijn in het periodiek systeem, gewoonlijk aangeduid als groepen. Elke groep bevat verschillende elementen die vergelijkbare fysieke eigenschappen hebben vanwege hun onderliggende atomaire structuur.

Het atoom is de kleinste deling van materie die zijn identiteit als scheikundig element behoudt; het is van een centrale kern omgeven door een elektronenwolk. De kern is positief geladen door de protonen, die de kleine, negatief geladen elektronen aantrekken. De elektronen en protonen zijn gelijk in aantal voor een neutraal atoom. De elektronen zijn georganiseerd in orbitalen of schillen vanwege de principes van de kwantummechanica, die het aantal elektronen in elke schil beperken. Chemische interacties tussen atomen beïnvloeden meestal alleen de buitenste elektronen in de laatste schil, de valentie-elektronen. De elementen in elke groep hebben hetzelfde aantal valentie-elektronen, waardoor ze op dezelfde manier reageren wanneer ze elektronen winnen of verliezen aan andere atomen. De elektronenschillen nemen in omvang toe, waardoor de periodegrootte van het periodiek systeem toeneemt.

De uiterst linkse kant van het periodiek systeem bevat twee groepen zeer reactieve metalen. Met uitzondering van waterstof bestaat de eerste kolom uit de zachte, glanzende alkalimetalen. Deze metalen hebben slechts één elektron in hun valentieschil, die gemakkelijk wordt gedoneerd aan een ander atoom in chemische reacties. Vanwege hun explosieve reactiviteit in zowel lucht als water, worden de alkalimetalen zelden in hun elementaire vorm in de natuur aangetroffen. In de tweede groep hebben de aardalkalimetalen twee valentie-elektronen, waardoor ze iets harder en minder reactief zijn. Deze metalen worden echter nog steeds zelden in hun elementaire vorm aangetroffen.

De meeste elementen in het periodiek systeem zijn geclassificeerd als metalen. De overgangsmetalen liggen in het midden van de tafel, verspreid over de groepen drie tot en met twaalf. Deze elementen zijn vast bij kamertemperatuur, behalve kwik, en hebben de metaalkleur en kneedbaarheid die van metalen wordt verwacht. Omdat de valentieschillen zo groot worden, worden enkele overgangsmetalen uit het periodiek systeem gehaald en onderaan de grafiek toegevoegd; deze staan ​​bekend als de lanthaniden en actiniden. Veel van de overgangsmetalen aan de onderkant van het periodiek systeem zijn zeldzaam en onstabiel.

Aan de rechterkant van het periodiek systeem scheidt een ruwe diagonale lijn de metalen aan de linkerkant van de niet-metalen aan de rechterkant. Aan weerszijden van deze lijn bevinden zich de metalloïden, zoals germanium en arseen, die enkele metaalachtige eigenschappen hebben. Chemici categoriseren alle elementen rechts van deze scheidslijn als niet-metalen, met uitzondering van groep 18 uiterst rechts. Veel van de niet-metalen zijn gasvormig en ze vallen allemaal op door hun neiging om elektronen op te nemen en hun valentieschillen te vullen.

Groep 18, helemaal rechts in het periodiek systeem, bestaat volledig uit gassen. Deze elementen hebben volledige valentieschillen en hebben de neiging om geen elektronen te winnen of te verliezen. Als gevolg hiervan bestaan ​​deze gassen bijna uitsluitend in hun elementaire vorm. Chemici classificeren ze als edelgassen of inerte gassen. Alle edelgassen zijn kleurloos, geurloos en niet-reactief.