Innehåll
År 1869 publicerade Dmitri Mendeleev ett papper med titeln "Om förhållandet mellan elementernas egenskaper och deras atomvikter." I det papperet producerade han ett ordnat arrangemang av elementen, listade dem i ordning för att öka vikten och ordnade dem i grupper baserade på liknande kemiska egenskaper. Även om många årtionden återstod innan detaljerna om atomstrukturen skulle upptäckas organiserade Mendeleevs redan element i deras valens.
Element och atoomvikt
I Mendeleevs ansågs tidsatomer vara odelbara, unika enheter. Vissa var tyngre än andra, och det verkade rimligt att beställa elementen genom att öka vikten. Det finns två problem med denna strategi. Först är att mäta vikt en svår uppgift, och många av de accepterade vikterna av Mendeleevs dag var inte korrekta. För det andra visar det sig att atomvikten inte är den relevanta parametern. Tidigare periodiska tabeller placerar elementen i ordning på deras atomnummer, vilket är antalet protoner i kärnan. Under Mendeleevs tid hade protoner ännu inte upptäckts.
Element och kemiska egenskaper
Mendeleev skrev att "arrangemang enligt atomvikt motsvarar elementets valens och till viss del skillnaden i kemiskt beteende." Valensen, i Mendeleevs förståelse, var en indikation på förmågan hos ett element att kombinera med andra element. Mendeleev kombinerade ordningen på atomvikten med vanliga valenser för att organisera elementen i en tabell. Det vill säga han organiserade elementen i grupper efter deras kemiska egenskaper. Eftersom dessa egenskaper upprepas så ofta var resultatet en periodisk tabell där varje vertikal kolumn, kallad en grupp, innehåller element med liknande egenskaper, och varje horisontell rad, kallad en period, ordnar elementen efter vikt, ökar från vänster till höger och från topp till botten.
Atomstruktur
Cirka 50 år efter Mendeleevs första periodiska tabell upptäckte forskare atomen byggdes runt en kärna med positivt laddade protoner och neutrala neutroner - som båda är relativt tunga. Den positivt laddade kärnan omges av ett moln av negativt laddade elektroner. Antalet protoner - även kallad atomnummer - matchar vanligtvis antalet elektroner. Det visar sig att antalet elektroner ett element i hög grad bestämmer dess kemiska egenskaper. Så den rätta ordningen i den periodiska tabellen bestäms av antalet elektroner, inte vikt som Mendeleev ursprungligen föreslog.
Valenselektroner
Elektronerna i molnet som omger en elementkärna är arrangerade i lager, kallade skal. Varje skal har ett specifikt antal elektroner som det kan innehålla. När varje skal fylls läggs ett nytt skal tills alla elektroner redovisas. Elektroner i det yttersta skalet kallas valenselektroner, eftersom det är deras interaktioner som bestämmer de kemiska egenskaperna hos ett element. Kolumnerna som inställdes för att gruppera element med liknande kemiska egenskaper visar sig vara exakt samma kolumner definierade av antalet valenselektroner. Element i grupp 1A har bara en valenselektron, och varje grupp A-kolumn till höger lägger till ytterligare en valenselektron. Organisationen blir lite skumma med grupp B-elementen, men var och en av dem är också grupperade efter deras antal valenselektroner.