Таблица Менделеева, которая содержит все природные и безумные химические элементы, является центральной опорой любого класса химии. Этот метод классификации восходит к учебнику 1869 года, написанному Дмитрием Ивановичем Менделеевым. Русский ученый заметил, что, записывая известные элементы в порядке возрастания атомного веса, он мог легко отсортировать их по строкам на основе схожих характеристик. Удивительно, но сходство было настолько значительным, что Менделеев смог оставить места для нескольких неоткрытых элементов в своей периодической классификации.
Периодическая организация
В периодической таблице элемент определяется его вертикальной группой и горизонтальным периодом. Каждый период, пронумерованный от одного до семи, содержит элементы с возрастающим атомным номером. В отличие от первоначального списка Менделеева, современная таблица Менделеева основана на атомном номере или числе протонов в атомном ядре элемента. Число протонов - это логичный выбор для организации элементов, поскольку протоны определяют химическую идентичность атома, а атомный вес варьируется в зависимости от атомных изотопов. В периодической таблице Менделеева насчитывается восемнадцать столбцов, обычно называемых группами. Каждая группа содержит несколько элементов, которые имеют схожие физические свойства из-за их основной атомной структуры.
Научное обоснование
Атом - это мельчайший элемент материи, который сохраняет свою идентичность как химический элемент; это центральное ядро, окруженное электронным облаком. Ядро имеет положительный заряд из-за протонов, которые притягивают небольшие отрицательно заряженные электроны. У нейтрального атома количество электронов и протонов одинаково. Электроны организованы в орбитали или оболочки в соответствии с принципами квантовой механики, которые ограничивают количество электронов в каждой оболочке. Химические взаимодействия между атомами обычно влияют только на внешние электроны в последней оболочке, называемые валентными электронами. Элементы в каждой группе имеют одинаковое количество валентных электронов, что заставляет их реагировать одинаково, когда они получают или теряют электроны с другими атомами. Электронные оболочки увеличиваются в размерах, вызывая увеличение размера периода периодической таблицы.
Щелочные и щелочноземельные металлы
Крайняя левая часть таблицы Менделеева включает две группы металлов с высокой реакционной способностью. За исключением водорода, первая колонка состоит из мягких блестящих щелочных металлов. Эти металлы имеют только один электрон в валентной оболочке, который легко передается другому атому в химических реакциях. Из-за их взрывной реакционной способности как в воздухе, так и в воде щелочные металлы редко встречаются в природе в элементарной форме. Во второй группе щелочноземельные металлы имеют два валентных электрона, что делает их немного более твердыми и менее реактивными. Однако эти металлы по-прежнему редко встречаются в элементарной форме.
Переходные металлы
Большинство элементов периодической таблицы классифицируются как металлы. Переходные металлы находятся в центре таблицы, охватывая группы с 3 по 12. Эти элементы являются твердыми при комнатной температуре, за исключением ртути, и имеют металлический цвет и пластичность, ожидаемые от металлов. Поскольку валентные оболочки вырастают настолько большими, некоторые переходные металлы взяты из периодической таблицы и добавлены в конец таблицы; они известны как лантаноиды и актиниды. Многие переходные металлы в нижней части периодической таблицы являются редкими и нестабильными.
Металлоиды и неметаллы
В правой части таблицы Менделеева грубая диагональная линия отделяет металлы слева от неметаллов справа. На этой линии находятся металлоиды, такие как германий и мышьяк, которые обладают некоторыми металлическими свойствами. Химики классифицируют все элементы справа от этой разделительной линии как неметаллы, за исключением группы 18 справа. Многие неметаллы являются газообразными, и все они примечательны своей тенденцией приобретать электроны и заполнять свои валентные оболочки.
Благородные газы
Группа 18, расположенная в крайней правой части периодической таблицы, полностью состоит из газов. Эти элементы имеют полные валентные оболочки и не имеют тенденции ни приобретать, ни терять электроны. В результате эти газы существуют почти исключительно в своей элементарной форме. Химики классифицируют их как благородные или инертные газы. Все благородные газы не имеют цвета, запаха и не реагируют.