Hvordan forholder et elements valenselektroner seg til gruppen i det periodiske systemet?

I 1869 publiserte Dmitri Mendeleev en artikkel med tittelen "On the Relationship of the Properties of the Elements to their Atomic Weights." I det papiret han produserte et ordnet arrangement av elementene, opplistet dem i rekkefølge etter økende vekt og ordnet dem i grupper basert på lignende kjemikalier eiendommer. Selv om mange tiår var igjen før detaljene i atomstrukturen ble oppdaget, organiserte Mendeleevs bord allerede elementer i form av deres valens.

I Mendeleevs tid ble atomer antatt å være udelelige, unike enheter. Noen var tyngre enn andre, og det virket rimelig å bestille elementene ved å øke vekten. Det er to problemer med denne tilnærmingen. For det første er å måle vekt en vanskelig oppgave, og mange av de aksepterte vektene på Mendeleevs tid var ikke korrekte. For det andre viser det seg at atomvekt egentlig ikke er den relevante parameteren. Dagens periodiske tabeller plasserer elementene i rekkefølge etter deres atomnummer, som er antall protoner i kjernen. På Mendeleevs tid hadde protoner ennå ikke blitt oppdaget.

Mendeleev skrev at "arrangement etter atomvekt tilsvarer valens av elementet og til en viss grad forskjellen i kjemisk oppførsel. "Valensen, etter Mendeleevs forståelse, var en indikasjon på evnen til et element å kombinere med andre elementer. Mendeleev kombinerte rekkefølgen av atomvekt med vanlige valenser for å organisere elementene i en tabell. Det vil si at han organiserte elementene i grupper i henhold til deres kjemiske egenskaper. Fordi disse egenskapene gjentas så ofte, ble resultatet en periodisk tabell der hver vertikale kolonne, kalt en gruppe, inneholder elementer med lignende egenskaper, og hver horisontale rad, kalt en periode, ordner elementene etter vekt, og øker fra venstre til høyre og øverst til bunn.

Cirka 50 år etter Mendeleevs første periodiske tabell, oppdaget forskere atomet ble bygget rundt en kjerne med positivt ladede protoner og nøytrale nøytroner - begge er relativt tung. Den positivt ladede kjernen er omgitt av en sky av negativt ladede elektroner. Antall protoner - også kalt atomnummer - samsvarer vanligvis med antall elektroner. Det viser seg at antall elektroner et element i stor grad bestemmer dets kjemiske egenskaper. Så riktig rekkefølge i det periodiske systemet bestemmes av antall elektroner, ikke vekt som Mendeleev opprinnelig foreslo.

Elektronene i skyen som omgir kjernen til et element er ordnet i lag, kalt skall. Hvert skall har et bestemt antall elektroner det kan holde. Når hvert skall er fylt, tilsettes et nytt skall til alle elektronene blir regnskapsført. Elektroner i det ytterste skallet kalles valenselektroner, fordi det er deres samspill som bestemmer de kjemiske egenskapene til et element. Kolonnene som ble satt opp for å gruppere elementer av lignende kjemiske egenskaper viser seg å være nøyaktig de samme kolonnene definert av antall valenselektroner. Elementer i gruppe 1A har bare ett valenselektron, og hver gruppe A-kolonne til høyre legger til et valenselektron til. Organisasjonen blir litt grumsete med gruppe B-elementene, men hver av dem er også gruppert etter antall valenselektroner.