Зміст
У 1869 р. Дмитро Менделєєв опублікував документ під назвою "Про співвідношення властивостей елементів до їх атомних ваг". У цьому документі він створив упорядковане розташування елементів, перерахувавши їх у порядку збільшення ваги та упорядкувавши їх у групи на основі схожих хімічних властивостей. Хоча ще багато десятиліть залишилося до того, як будуть розкриті деталі будови атома, Менделєєвський стіл вже організував елементи з точки зору їх валентності.
Елементи та атомна вага
У часи Менделєєва атоми вважалися неподільними, унікальними сутностями. Деякі були важчі за інших, і здавалося розумним замовляти елементи, збільшуючи вагу. У цього підходу є дві проблеми. По-перше, вимірювання ваги є складним завданням, і багато прийнятих ваг Менделєєва дня були невірними. По-друге, виявляється, що атомна маса насправді не є відповідним параметром. Сьогоднішні періодичні таблиці розміщують елементи в порядку їх атомного числа, що є кількістю протонів у ядрі. У Менделєєвський час протони ще не були виявлені.
Елементи та хімічні властивості
Менделєєв писав, що "розташування відповідно до атомної ваги відповідає валентності елемента і певною мірою різниці в хімічній поведінці". Валентність, в розумінні Менделєєва, була вказівкою на здатність елемента поєднуватися з іншими елементами. Менделєєв поєднав порядок атомної ваги із загальними валентностями для впорядкування елементів у таблиці. Тобто він організував елементи в групи відповідно до їх хімічних характеристик. Оскільки ці властивості повторюються так часто, результатом стала періодична таблиця, в якій кожен вертикальний стовпець, який називається групою, містить елементи з подібними характеристиками, а кожен горизонтальний ряд, який називається періодом, розташовує елементи за вагою, збільшуючи зліва направо і зверху вниз.
Атомна структура
Приблизно через 50 років після першої періодичної таблиці Менделєєва вчені виявили, що атом був побудований навколо ядра з позитивно зарядженими протонами та нейтральними нейтронами - обидва вони відносно важкі. Позитивно заряджене ядро оточене хмарою негативно заряджених електронів. Кількість протонів - також їх називають атомним числом - зазвичай відповідає кількості електронів. Виявляється, кількість електронів елемента значною мірою визначає його хімічні властивості. Тож правильний порядок у періодичній таблиці визначається кількістю електронів, а не вагою, як запропонував Менделєєв спочатку.
Валентні електрони
Електрони в хмарі, що оточують ядро елементів, розташовані в шарах, званих оболонками. Кожна оболонка має певну кількість електронів, яку вона може утримувати. Після заповнення кожної оболонки додається нова оболонка, поки не враховуються всі електрони. Електрони в самій зовнішній оболонці називаються валентними електронами, оскільки саме їх взаємодія визначає хімічні властивості елемента. Стовпи, створені для групування елементів за аналогічними хімічними властивостями, виявляються точно такими ж стовпцями, що визначаються кількістю валентних електронів. Елементи групи 1А мають лише один валентний електрон, і кожен стовпчик групи А праворуч додає ще один валентний електрон. Організація стає трохи мутною з елементами групи В, але кожен з них також згрупований за кількістю валентних електронів.