Hvordan elementene er klassifisert i det periodiske systemet

Det periodiske systemet, som inneholder alle de naturlig forekommende og galskapede kjemiske elementene, er den sentrale søylen i ethvert kjemiklasserom. Denne klassifiseringsmetoden dateres til en lærebok fra 1869, skrevet av Dmitri Ivanovich Mendeleev. Den russiske forskeren la merke til at når han skrev de kjente elementene i rekkefølge for å øke atomvekten, kunne han enkelt sortere dem i rader basert på lignende egenskaper. Utrolig nok var likhetene så særegne at Mendeleev var i stand til å legge igjen rom for flere uoppdagede elementer i sin periodiske klassifisering.

I det periodiske systemet er et element definert av sin vertikale gruppe og horisontale periode. Hver periode, nummerert en til syv, inneholder elementer med økende atomnummer. I motsetning til Mendeleevs opprinnelige liste, er den moderne periodiske tabellen basert på atomnummer, eller antall protoner i et elements atomkjerne. Protonnummeret er et logisk valg for å organisere elementene, siden protoner bestemmer den kjemiske identiteten til et atom, mens atomvekten varierer med forskjellige atomisotoper. Atten kolonner er i det periodiske systemet, vanligvis referert til som grupper. Hver gruppe inneholder flere elementer som har lignende fysiske egenskaper på grunn av deres underliggende atomstruktur.

Atomet er den minste materiens inndeling som opprettholder sin identitet som et kjemisk element; den er av en sentral kjerne omgitt av en elektronsky. Kjernen har en positiv ladning på grunn av protonene, som tiltrekker seg de små, negativt ladede elektronene. Elektronene og protonene er like mange for et nøytralt atom. Elektronene er organisert i orbitaler eller skall på grunn av kvantemekanikkens prinsipper, som begrenser antall elektroner i hvert skall. Kjemiske interaksjoner mellom atomer påvirker vanligvis bare de ytre elektronene i det siste skallet, kalt valenselektronene. Elementene i hver gruppe har samme antall valenselektroner, noe som får dem til å reagere likt når de får eller mister elektroner til andre atomer. Elektronskjellene øker i størrelse, og forårsaker den økende periodestørrelsen til det periodiske systemet.

Ytterst til venstre i det periodiske systemet inkluderer to grupper av svært reaktive metaller. Med unntak av hydrogen består den første kolonnen av de myke, skinnende alkalimetallene. Disse metallene har bare ett elektron i valensskallet, som lett blir donert til et annet atom i kjemiske reaksjoner. På grunn av deres eksplosive reaktivitet i både luft og vann, blir alkalimetallene sjelden funnet i sin grunnform i naturen. I den andre gruppen har jordalkalimetallene to valenselektroner, noe som gjør dem litt hardere og mindre reaktive. Imidlertid er disse metallene fortsatt sjelden funnet i sin grunnform.

Flertallet av elementene i det periodiske systemet er klassifisert som metaller. Overgangsmetallene ligger midt på bordet og strekker seg over grupper tre til 12. Disse elementene er faste ved romtemperatur, unntatt kvikksølv, og har metallfargen og smidbarheten som forventes av metaller. Fordi valensskjellene vokser så store, blir noen av overgangsmetallene utdraget fra det periodiske systemet og lagt til nederst i diagrammet; disse kjent som Lanthanides og Actinides. Mange av overgangsmetallene nær bunnen av det periodiske systemet er sjeldne og ustabile.

På høyre side av det periodiske bordet deler en grov diagonal linje metallene til venstre fra ikke-metallene til høyre. Grenser denne linjen er metalloider, som germanium og arsen, som har noen metalliske egenskaper. Kjemikere kategoriserer alle elementene til høyre for denne skillelinjen som ikke-metaller, med unntak av gruppe 18 helt til høyre. Mange av ikke-metallene er gassformede, og alle er bemerkelsesverdige for deres tendens til å skaffe seg elektroner og fylle valensskallene.

Gruppe 18, helt til høyre i det periodiske systemet, består utelukkende av gasser. Disse elementene har full valensskall, og har en tendens til verken å få eller miste elektroner. Som et resultat eksisterer disse gassene nesten utelukkende i sin grunnform. Kjemikere klassifiserer dem som edle eller inerte gasser. Alle edelgassene er fargeløse, luktfrie og ikke-reaktive.