Como os elétrons de valência de um elemento se relacionam com seu grupo na tabela periódica?

Em 1869, Dmitri Mendeleev publicou um artigo intitulado "Sobre a relação das propriedades dos elementos com seus pesos atômicos". Naquele papel ele produziu um arranjo ordenado dos elementos, listando-os em ordem crescente de peso e organizando-os em grupos com base em produtos químicos semelhantes propriedades. Embora muitas décadas tenham restado antes que os detalhes da estrutura atômica fossem descobertos, a mesa de Mendeleev já organizava os elementos em termos de sua valência.

Na época de Mendeleev, pensava-se que os átomos eram entidades indivisíveis e únicas. Alguns eram mais pesados ​​do que outros e parecia razoável ordenar os elementos aumentando o peso. Há dois problemas com esta abordagem. Em primeiro lugar, medir o peso é uma tarefa complicada, e muitos dos pesos aceitos na época de Mendeleev não eram corretos. Em segundo lugar, verifica-se que o peso atômico não é realmente o parâmetro relevante. As tabelas periódicas de hoje colocam os elementos em ordem de seu número atômico, que é o número de prótons no núcleo. Na época de Mendeleev, os prótons ainda não haviam sido descobertos.

Mendeleev escreveu que "o arranjo de acordo com o peso atômico corresponde à valência do elemento e, em certa medida, a diferença no comportamento químico. "A valência, no entendimento de Mendeleev, era uma indicação da capacidade de um elemento se combinar com outro elementos Mendeleev combinou a ordem do peso atômico com valências comuns para organizar os elementos em uma tabela. Ou seja, ele organizou os elementos em grupos de acordo com suas características químicas. Como essas propriedades se repetem de vez em quando, o resultado foi uma tabela periódica em que cada coluna vertical, chamada de grupo, contém elementos com características semelhantes, e cada linha horizontal, chamada de período, organiza os elementos por peso, aumentando da esquerda para a direita e de cima para inferior.

Cerca de 50 anos após a primeira tabela periódica de Mendeleev, os cientistas descobriram que o átomo foi construído em torno de um núcleo com prótons carregados positivamente e nêutrons neutros - ambos os quais são relativamente pesado. O núcleo carregado positivamente é cercado por uma nuvem de elétrons carregados negativamente. O número de prótons - também chamado de número atômico - normalmente corresponde ao número de elétrons. Acontece que o número de elétrons que um elemento possui determina em grande parte suas propriedades químicas. Portanto, a ordem apropriada na tabela periódica é determinada pelo número de elétrons, não pelo peso, como Mendeleev propôs originalmente.

Os elétrons na nuvem ao redor do núcleo de um elemento são organizados em camadas, chamadas de conchas. Cada camada possui um número específico de elétrons que pode conter. Quando cada camada é preenchida, uma nova camada é adicionada até que todos os elétrons sejam contabilizados. Os elétrons na camada mais externa são chamados de elétrons de valência, porque são suas interações que determinam as propriedades químicas de um elemento. As colunas que foram configuradas para agrupar elementos por propriedades químicas semelhantes acabam sendo exatamente as mesmas colunas definidas pelo número de elétrons de valência. Os elementos do grupo 1A têm apenas um elétron de valência e cada coluna do grupo A à direita adiciona mais um elétron de valência. A organização fica um pouco confusa com os elementos do Grupo B, mas cada um deles também é agrupado por seu número de elétrons de valência.