Як класифікуються елементи в періодичній системі

Періодична система, яка містить усі природні та божевільні хімічні елементи, є центральною опорою будь-якого кабінету хімії. Цей метод класифікації датується підручником 1869 року, написаним Дмитром Івановичем Менделєєвим. Російський учений зауважив, що коли він писав відомі елементи в порядку збільшення атомної маси, він міг легко сортувати їх у ряди на основі подібних характеристик. Дивно, але подібність була настільки самобутньою, що Менделєєв зміг залишити місця для кількох нерозкритих елементів у своїй періодичній класифікації.

У періодичній системі елемент визначається вертикальною групою та горизонтальним періодом. Кожен період, який має номер від одного до семи, містить елементи зростаючого атомного числа. На відміну від оригінального списку Менделєєва, сучасна періодична система базується на атомному номері або кількості протонів в атомному ядрі елемента. Число протонів є логічним вибором для організації елементів, оскільки протони визначають хімічну ідентичність атома, тоді як атомна вага змінюється залежно від різних атомарних ізотопів. Вісімнадцять стовпців знаходяться в періодичній системі, яку зазвичай називають групами. Кожна група містить кілька елементів, що мають подібні фізичні властивості завдяки своїй атомній структурі.

Атом - це найменший поділ речовини, який зберігає свою ідентичність як хімічного елемента; це центральне ядро, оточене електронною хмарою. Ядро має позитивний заряд завдяки протонам, які притягують малі, негативно заряджені електрони. Електрони і протони однакові за кількістю для нейтрального атома. Електрони організовані в орбіталі або оболонки завдяки принципам квантової механіки, які обмежують кількість електронів у кожній оболонці. Хімічна взаємодія між атомами зазвичай впливає лише на зовнішні електрони в останній оболонці, які називаються валентними електронами. Елементи в кожній групі мають однакову кількість валентних електронів, що змушує їх реагувати однаково, коли вони отримують або втрачають електрони з іншими атомами. Електронні оболонки збільшуються в розмірі, спричинюючи збільшення розміру періоду таблиці Менделєєва.

Крайня ліва частина періодичної системи включає дві групи високореакційних металів. За винятком водню, перша колона складається з м'яких блискучих лужних металів. У цих металах у валентній оболонці є лише один електрон, який легко передається іншому атому в хімічних реакціях. Через свою вибухонебезпечну реакційну здатність як у повітрі, так і у воді лужні метали рідко зустрічаються в природі в їх елементарній формі. У другій групі лужноземельні метали мають два валентні електрони, що робить їх трохи твердішими та менш реактивними. Однак ці метали все ще рідко зустрічаються в їх елементарній формі.

Більшість елементів періодичної системи класифікуються як метали. Перехідні метали лежать в центрі столу, охоплюючи групи з 3 по 12. Ці елементи є твердими при кімнатній температурі, за винятком ртуті, і мають металевий колір та пластичність, що очікується від металів. Оскільки валентні оболонки зростають настільки великими, деякі перехідні метали витягнуті з періодичної таблиці та додані внизу діаграми; вони відомі як Лантаніди та Актиніди. Багато перехідних металів біля нижньої частини періодичної системи є рідкісними і нестійкими.

Праворуч від таблиці Менделєєва шорстка діагональна лінія розділяє метали зліва від неметалів праворуч. Через цю лінію проходять металоїди, такі як германій та миш'як, які мають деякі металеві властивості. Хіміки класифікують усі елементи праворуч від цієї розділової лінії як неметали, за винятком групи 18 вкрай праворуч. Багато неметалів є газоподібними, і всі вони відзначаються своєю тенденцією до отримання електронів та заповнення валентних оболонок.

Група 18, що знаходиться в правій частині періодичної системи, повністю складається з газів. Ці елементи мають повну валентну оболонку і, як правило, ні набирають, ні втрачають електрони. В результаті ці гази існують майже виключно у своїй елементній формі. Хіміки класифікують їх як благородні або інертні гази. Усі благородні гази не мають кольору, запаху та не реагують.