Ako sú prvky klasifikované v periodickej tabuľke

Periodická tabuľka, ktorá obsahuje všetky prirodzene sa vyskytujúce a nesprávne vyrobené chemické prvky, je ústredným pilierom každej učebne chémie. Táto metóda klasifikácie sa datuje do učebnice z roku 1869, ktorú napísal Dmitrij Ivanovič Mendeleev. Ruský vedec si všimol, že keď napísal známe prvky v poradí zvyšovania atómovej hmotnosti, mohol ich na základe podobných charakteristík ľahko roztriediť do riadkov. Je prekvapujúce, že podobnosti boli také výrazné, že Mendelejev vo svojej periodickej klasifikácii mohol nechať priestor pre niekoľko neobjavených prvkov.

V periodickej tabuľke je prvok definovaný svojou vertikálnou skupinou a horizontálnou periodou. Každá perióda, očíslovaná od jednej do siedmej, obsahuje prvky zvyšovania atómového čísla. Na rozdiel od pôvodného Mendelejevovho zoznamu je moderná periodická tabuľka založená na atómovom čísle alebo na počte protónov v atómovom jadre prvku. Protónové číslo je logickou voľbou pre organizáciu prvkov, pretože protóny určujú chemickú identitu atómu, zatiaľ čo atómová hmotnosť sa líši podľa rôznych atómových izotopov. Osemnásť stĺpcov sa nachádza v periodickej tabuľke, zvyčajne sa označuje ako skupiny. Každá skupina obsahuje niekoľko prvkov, ktoré majú podobné fyzikálne vlastnosti vďaka svojej základnej atómovej štruktúre.

Atóm je najmenšie rozdelenie hmoty, ktoré si zachováva svoju identitu ako chemický prvok; je to centrálne jadro obklopené elektrónovým mrakom. Jadro má pozitívny náboj vďaka protónom, ktoré priťahujú malé, negatívne nabité elektróny. Počet elektrónov a protónov pre neutrálny atóm je rovnaký. Elektróny sú usporiadané do orbitálov alebo škrupín vďaka princípom kvantovej mechaniky, ktoré obmedzujú počet elektrónov v každom obale. Chemické interakcie medzi atómami zvyčajne ovplyvňujú iba vonkajšie elektróny v poslednej škrupine, ktoré sa nazývajú valenčné elektróny. Prvky v každej skupine majú rovnaký počet valenčných elektrónov, vďaka čomu reagujú podobne, keď získavajú alebo strácajú elektróny s inými atómami. Elektrónové obaly sa zväčšujú, čo spôsobuje zväčšujúcu sa periodickú veľkosť periodickej tabuľky.

Úplne ľavá strana periodickej tabuľky obsahuje dve skupiny vysoko reaktívnych kovov. Prvý stĺpec s výnimkou vodíka pozostáva z mäkkých, lesklých alkalických kovov. Tieto kovy majú vo svojej valenčnej škrupine iba jeden elektrón, ktorý sa v chemických reakciách ľahko daruje ďalšiemu atómu. Vďaka svojej výbušnej reaktivite vo vzduchu aj vo vode sa alkalické kovy v prírode vyskytujú zriedka v elementárnej forme. V druhej skupine majú kovy alkalických zemín dva valenčné elektróny, čo ich robí mierne tvrdšími a menej reaktívnymi. Tieto kovy sa však stále zriedka vyskytujú v elementárnej forme.

Väčšina prvkov v periodickej tabuľke je klasifikovaná ako kovy. Prechodné kovy ležia v strede tabuľky a zahŕňajú tri až 12 skupín. Tieto prvky sú pri izbovej teplote tuhé, okrem ortuti, a majú kovovú farbu a tvárnosť, ktorá sa od kovov očakáva. Pretože valenčné škrupiny rastú tak často, sú niektoré z prechodných kovov vyňaté z periodickej tabuľky a pripojené k spodnej časti tabuľky; tieto známe ako lanthanoidy a aktinidy. Mnoho prechodných kovov v spodnej časti periodickej tabuľky je zriedkavých a nestabilných.

Na pravej strane periodickej tabuľky hrubá diagonálna čiara rozdeľuje kovy vľavo od nekovov vpravo. Na tejto línii sú umiestnené metaloidy, ako sú germánium a arzén, ktoré majú niektoré kovové vlastnosti. Chemici kategorizujú všetky prvky napravo od tejto deliacej čiary ako nekovy, s výnimkou skupiny 18 úplne vpravo. Mnohé z nekovov sú plynné a všetky sú pozoruhodné svojou tendenciou získavať elektróny a plniť svoje valenčné škrupiny.

Skupina 18, úplne vpravo od periodickej tabuľky, je úplne zložená z plynov. Tieto prvky majú plné valenčné mušle a nemajú tendenciu ani získavať, ani strácať elektróny. Výsledkom je, že tieto plyny existujú takmer výlučne vo svojej elementárnej forme. Chemici ich klasifikujú ako ušľachtilé alebo inertné plyny. Všetky vzácne plyny sú bezfarebné, bez zápachu a nereaktívne.