Hur elementen klassificeras i det periodiska systemet

Det periodiska systemet, som innehåller alla naturligt förekommande och galna kemiska element, är den centrala pelaren i alla kemiklassrum. Denna klassificeringsmetod går till en lärobok från 1869, skriven av Dmitri Ivanovich Mendeleev. Den ryska forskaren märkte att när han skrev de kända elementen i ordning för att öka atomvikten, kunde han enkelt sortera dem i rader baserat på liknande egenskaper. Otroligt nog var likheterna så distinkta att Mendeleev kunde lämna utrymmen för flera oupptäckta element i sin periodiska klassificering.

I det periodiska systemet definieras ett element av dess vertikala grupp och horisontella period. Varje period, numrerad en till sju, innehåller element med ökande atomnummer. Till skillnad från Mendeleevs ursprungliga lista, är det moderna periodiska systemet baserat på atomnummer eller antalet protoner i ett elements atomkärna. Protonnumret är ett logiskt val för att organisera elementen, eftersom protoner bestämmer en atoms kemiska identitet, medan atomvikten varierar med olika atomisotoper. Arton kolumner finns i det periodiska systemet, vanligtvis kallade grupper. Varje grupp innehåller flera element som har liknande fysiska egenskaper på grund av deras underliggande atomstruktur.

Atomen är den minsta uppdelningen av materia som bibehåller sin identitet som ett kemiskt element; den är av en central kärna omgiven av ett elektronmoln. Kärnan har en positiv laddning på grund av protonerna, som lockar till sig de små negativt laddade elektronerna. Elektronerna och protonerna är lika stora för en neutral atom. Elektronerna är organiserade i orbitaler eller skal på grund av principerna för kvantmekanik, som begränsar antalet elektroner i varje skal. Kemiska interaktioner mellan atomer påverkar vanligtvis bara de yttre elektronerna i det sista skalet, kallade valenselektroner. Elementen i varje grupp har samma antal valenselektroner, vilket gör att de reagerar på samma sätt när de vinner eller förlorar elektroner till andra atomer. Elektronskalen ökar i storlek, vilket orsakar den ökande periodstorleken för det periodiska systemet.

Längst till vänster i det periodiska systemet innehåller två grupper av mycket reaktiva metaller. Med undantag av väte består den första kolumnen av mjuka, glänsande alkalimetaller. Dessa metaller har bara en elektron i sitt valensskal, som lätt doneras till en annan atom i kemiska reaktioner. På grund av sin explosiva reaktivitet i både luft och vatten finns alkalimetallerna sällan i sin naturliga form. I den andra gruppen har jordalkalimetallerna två valenselektroner, vilket gör dem något hårdare och mindre reaktiva. Dessa metaller finns dock fortfarande sällan i sin grundform.

Majoriteten av elementen i det periodiska systemet klassificeras som metaller. Övergångsmetallerna ligger i mitten av bordet och sträcker sig över grupperna tre till 12. Dessa element är fasta vid rumstemperatur, utom kvicksilver, och har metallfärgen och smidbarheten som förväntas av metaller. Eftersom valenskalarna växer så stora, utdrags några av övergångsmetallerna från det periodiska systemet och läggs till längst ner i diagrammet; dessa kallas Lanthanides och Actinides. Många av övergångsmetallerna längst ner i det periodiska systemet är sällsynta och instabila.

På den högra sidan av det periodiska systemet delar en grov diagonal linje metallerna till vänster från icke-metallerna till höger. Strålande denna linje är metalloiderna, som germanium och arsenik, som har vissa metalliska egenskaper. Kemister kategoriserar alla element till höger om denna skiljelinje som icke-metaller, med undantag för grupp 18 längst till höger. Många av icke-metallerna är gasformiga, och alla är anmärkningsvärda för sin tendens att få elektroner och fylla deras valensskal.

Grupp 18, längst till höger i det periodiska systemet, består helt av gaser. Dessa element har fulla valensskal och tenderar varken att få eller förlora elektroner. Som ett resultat existerar dessa gaser nästan uteslutande i sin elementära form. Kemister klassificerar dem som ädla eller inerta gaser. Alla ädelgaser är färglösa, luktfria och icke-reaktiva.