Sisältö
Vuonna 1869 Dmitri Mendeleev julkaisi kirjan nimeltään "Elementtien ominaisuuksien suhteesta niiden atomipainoihin". Kyseisessä lehdessä hän tuotti elementtien järjestetyn järjestelyn, luettelemalla ne painon kasvamisen järjestyksessä ja järjestämällä ne ryhmiin samanlaisten kemiallisten ominaisuuksien perusteella. Vaikka atomien rakenteen yksityiskohdat paljastuivat vielä vuosikymmeniä, Mendelejev-taulukko järjesti jo elementtejä valenssinsa suhteen.
Elementit ja atomipaino
Mendelejevin aikana atomien ajateltiin olevan jakamattomia, ainutlaatuisia kokonaisuuksia. Jotkut olivat raskaampia kuin toiset, ja näytti järkevältä tilata elementtejä lisäämällä painoa. Tässä lähestymistavassa on kaksi ongelmaa. Ensinnäkin painon mittaaminen on hankala tehtävä, ja monet Mendelejevin päivän hyväksytyistä painoista eivät olleet oikein. Toiseksi käy ilmi, että atomipaino ei oikeastaan ole merkityksellinen parametri. Nykypäivän jaksolliset taulukot sijoittavat elementit atomilukumääränsä mukaan, mikä on protonien lukumäärä ytimessä. Mendelejevin aikana protoneja ei ollut vielä löydetty.
Elementit ja kemialliset ominaisuudet
Mendeleev kirjoitti, että "atomipainon mukainen järjestely vastaa alkuaineen valenssia ja jossain määrin eroa kemiallisessa käyttäytymisessä". Mendelejevin käsityksen mukaan valenssi osoitti elementin kyvyn yhdistyä muihin elementteihin. Mendeleev yhdisti atomipainojärjestyksen yhteisiin valensseihin elementtien järjestämiseksi taulukkoon. Eli hän järjesti elementit ryhmiin niiden kemiallisten ominaisuuksien mukaan. Koska nämä ominaisuudet toistuvat niin usein, tulos oli jaksollinen taulukko, jossa jokainen pystysuuntainen sarake, jota kutsutaan ryhmäksi, sisältää elementtejä, joilla on samanlaiset ominaisuudet, ja jokainen vaakasuuntainen rivi, jota kutsutaan pisteeksi, järjestää elementit painon mukaan kasvaen vasemmalta oikealle ja ylhäältä alas.
Atomirakenne
Noin 50 vuotta Mendelejevin ensimmäisen jaksollisen taulukon jälkeen tutkijat havaitsivat, että atomi rakennettiin ytimen ympärille, jossa oli positiivisesti varautuneita protoneja ja neutraaleja neutroneja - molemmat ovat suhteellisen raskaita. Positiivisesti varautunut ydin ympäröi negatiivisesti varautuneiden elektronien pilvi. Protonien lukumäärä - joita kutsutaan myös atominumeroksi - vastaa tyypillisesti elektronien lukumäärää. Osoittautuu, että elektronien lukumäärä elementissä on suurelta osin määrittänyt sen kemialliset ominaisuudet. Joten jaksollisen taulukon oikea järjestys määräytyy elektronien lukumäärän, ei painon mukaan, kuten Mendelejev alun perin ehdotti.
Valenssielektronit
Elementtituumaa ympäröivät pilven elektronit on järjestetty kerroksiin, joita kutsutaan kuoriksi. Jokaisella kuorella on tietty määrä elektronia, joita se voi pitää. Kun jokainen vaippa täytetään, lisätään uusi vaippa, kunnes kaikki elektronit otetaan huomioon. Äärimmäisessä kuoressa olevia elektroneja kutsutaan valenssielektroneiksi, koska niiden vuorovaikutukset määrittävät elementin kemialliset ominaisuudet. Pylväät, jotka oli asetettu ryhmittelemään elementtejä samanlaisilla kemiallisilla ominaisuuksilla, osoittautuivat täsmälleen samoiksi sarakkeiksi, jotka määriteltiin valenssielektronien lukumäärällä. Ryhmän 1A elementeillä on vain yksi valenssielektroni, ja jokaisella ryhmän A sarakkeella oikealla on yksi valenssielektroni. Organisaatio muuttuu hiukan hämäräksi ryhmän B elementeillä, mutta kukin niistä on myös ryhmitelty valenssielektronien lukumäärän perusteella.