Sisältö
- Määräaikainen organisaatio
- Tieteellinen peruste
- Alkali- ja maa-alkalimetallit
- Siirtymämetallit
- Metalloidit ja ei-metallit
- Jalokaasut
Jaksotaulukko, joka sisältää kaikki luonnossa esiintyvät ja vihaisesti valmistetut kemialliset elementit, on minkä tahansa kemian luokkahuoneen keskuspilari. Tämä luokittelutapa on vuodelta 1869 peräisin olevan kirjan, jonka on kirjoittanut Dmitri Ivanovich Mendelejev. Venäläinen tiedemies huomasi, että kirjoittaessaan tunnetut elementit atomipainon kasvamisen järjestyksessä, hän pystyi helposti lajittelemaan ne riveiksi samanlaisten ominaisuuksien perusteella. Hämmästyttävää, että yhtäläisyydet olivat niin erottuvat, että Mendeleev pystyi jättämään tilaa useille paljastumattomille elementeille periodisessa luokituksessaan.
Määräaikainen organisaatio
Jaksotaulukossa elementti määritetään sen pystysuoran ryhmän ja vaakasuoran jakson perusteella. Jokainen jakso, numeroitu yhdestä seitsemään, sisältää elementtejä, joilla on kasvava atominumero.Toisin kuin Mendelejevin alkuperäisessä luettelossa, moderni jaksollinen taulukko perustuu atominumeroon tai protonien lukumäärään elementtiatomissa. Protoninumero on looginen valinta elementtien järjestämiseksi, koska protonit määrittävät atomin kemiallisen identiteetin, kun taas atomin paino vaihtelee eri atomien isotooppien mukaan. Jaksotaulukossa on 18 saraketta, joihin viitataan yleensä ryhminä. Jokainen ryhmä sisältää useita elementtejä, joilla on samanlaiset fysikaaliset ominaisuudet johtuen niiden alla olevasta atomirakenteesta.
Tieteellinen peruste
Atomi on pienin ainejako, joka ylläpitää identtisyyttään kemiallisena elementtinä; se on keskimmäisestä ytimestä, jota ympäröi elektronipilvi. Ytimessä on positiivinen varaus protoneista johtuen, jotka houkuttelevat pieniä, negatiivisesti varautuneita elektroneja. Elektroneja ja protoneja on yhtä paljon kuin neutraalilla atomilla. Elektronit on järjestetty orbitaaleihin tai kuoriin kvanttimekaniikan periaatteiden takia, jotka rajoittavat elektronien lukumäärää kussakin kuoressa. Kemialliset vuorovaikutukset atomien välillä vaikuttavat yleensä vain viimeisen vaipan ulkoisiin elektroneihin, joita kutsutaan valenssielektroneiksi. Kunkin ryhmän elementeillä on sama määrä valenssielektroneja, jolloin ne reagoivat samalla tavalla, kun ne saavat tai häviävät elektroneja muihin atomiin. Elektronikuorien koko kasvaa, mikä aiheuttaa jaksollisen taulukon kasvavan jakson koon.
Alkali- ja maa-alkalimetallit
Jaksotaulukon vasemmassa reunassa on kaksi ryhmää erittäin reaktiivisia metalleja. Vetyä lukuun ottamatta ensimmäinen pylväs koostuu pehmeistä, kiiltävistä alkalimetallista. Näiden metallien valenssikuoressa on vain yksi elektroni, joka luovutetaan helposti toiselle atomille kemiallisissa reaktioissa. Räjähtävän reaktiivisuuden takia sekä ilmassa että vedessä alkalimetallit ovat harvoin alkuainemuodossaan luonteeltaan. Toisessa ryhmässä maa-alkalimetallilla on kaksi valenssielektronia, mikä tekee niistä hieman kovempia ja vähemmän reaktiivisia. Näitä metalleja esiintyy kuitenkin edelleen harvoin alkuainemuodossaan.
Siirtymämetallit
Suurin osa jaksollisen taulukon elementeistä luokitellaan metalleiksi. Siirtymämetallit sijaitsevat pöydän keskellä, ulottuen ryhmiin 3-12. Nämä elementit ovat huoneenlämpötilassa kiinteitä, elohopeaa lukuun ottamatta, ja niiden metallien värin ja muovattavuuden odotetaan olevan metalleilla. Koska valenssikuoret kasvavat niin suuriksi, osa siirtymämetalleista poimitaan jaksollisesta taulukosta ja liitetään kaavion alaosaan; nämä tunnetaan nimellä lantanidit ja aktinidit. Monet siirtymämetallit lähellä jaksotaulukon pohjaa ovat harvinaisia ja epävakaita.
Metalloidit ja ei-metallit
Jaksotaulukon oikealla puolella karkea diagonaaliviiva jakaa vasemmalla olevat metallit oikealla puolella olevista ei-metalleista. Tämän linjan yli ovat metalloidit, kuten germanium ja arseeni, joilla on joitain metallisia ominaisuuksia. Kemistit luokittelevat kaikki erotuslinjan oikealla puolella olevat elementit ei-metalleiksi, lukuun ottamatta ryhmää 18 oikealla. Monet ei-metalleista ovat kaasumaisia, ja kaikki ovat merkittäviä pyrkimyksestään saada elektronia ja täyttää valenssikuorensa.
Jalokaasut
Ryhmä 18, jaksotaulun oikeassa reunassa, koostuu kokonaan kaasuista. Näillä elementeillä on täydet valenssikuoret, ja niillä ei ole taipumusta saada eikä kadota elektroneja. Seurauksena on, että nämä kaasut esiintyvät melkein yksinomaan alkumuodossaan. Kemistit luokittelevat ne jaloiksi tai inertteiksi kaasuiksi. Kaikki jalokaasut ovat värittömiä, hajuttomia ja reagoimattomia.