Het periodiek systeem, dat alle natuurlijk voorkomende en waanzinnig gemaakte chemische elementen bevat, is de centrale pijler van elk scheikundelokaal. Deze classificatiemethode dateert uit een leerboek uit 1869, geschreven door Dmitri Ivanovich Mendelejev. De Russische wetenschapper merkte op dat hij, toen hij de bekende elementen schreef in volgorde van toenemend atoomgewicht, ze gemakkelijk in rijen kon sorteren op basis van vergelijkbare kenmerken. Verbazingwekkend genoeg waren de overeenkomsten zo kenmerkend dat Mendeleev in zijn periodieke classificatie spaties kon achterlaten voor verschillende onontdekte elementen.

Periodieke organisatie

In het periodiek systeem wordt een element gedefinieerd door zijn verticale groep en horizontale periode. Elke periode, genummerd van één tot en met zeven, bevat elementen van toenemend atoomnummer. In tegenstelling tot de originele lijst van Mendelejev, is het moderne periodieke systeem gebaseerd op atoomnummer, of het aantal protonen in de atoomkern van een element. Het protonengetal is een logische keuze voor het organiseren van de elementen, omdat protonen de chemische identiteit van een atoom bepalen, terwijl het atoomgewicht varieert met verschillende atoomisotopen. Achttien kolommen staan ​​in het periodiek systeem, meestal groepen genoemd. Elke groep bevat verschillende elementen die vergelijkbare fysische eigenschappen hebben vanwege hun onderliggende atomaire structuur.

Wetenschappelijke redenering

Het atoom is de kleinste verdeling van materie die zijn identiteit als een chemisch element handhaaft; het is van een centrale kern omringd door een elektronenwolk. De kern heeft een positieve lading vanwege de protonen, die de kleine, negatief geladen elektronen aantrekken. De elektronen en protonen zijn in aantal gelijk voor een neutraal atoom. De elektronen zijn georganiseerd in orbitalen of schalen vanwege de principes van de kwantummechanica, die het aantal elektronen in elke schaal beperken. Chemische interacties tussen atomen beïnvloeden meestal alleen de buitenste elektronen in de laatste schil, de valentie-elektronen genoemd. De elementen in elke groep hebben hetzelfde aantal valentie-elektronen, waardoor ze op dezelfde manier reageren wanneer ze elektronen winnen of verliezen aan andere atomen. De elektronenschillen nemen toe in omvang, waardoor de periodieke periodegrootte van het periodiek systeem wordt veroorzaakt.

Alkali- en aardalkalimetalen

De uiterst linkse zijde van het periodiek systeem omvat twee groepen zeer reactieve metalen. Met uitzondering van waterstof bestaat de eerste kolom uit de zachte, glanzende alkalimetalen. Deze metalen hebben slechts één elektron in hun valentie schaal, die gemakkelijk wordt gedoneerd aan een ander atoom in chemische reacties. Vanwege hun explosieve reactiviteit in zowel lucht als water, worden de alkalimetalen zelden aangetroffen in hun elementaire vorm in de natuur. In de tweede groep hebben de aardalkalimetalen twee valentie-elektronen, waardoor ze iets harder en minder reactief worden. Deze metalen worden echter nog steeds zelden in hun elementaire vorm aangetroffen.

Transition Metals

De meerderheid van de elementen in het periodiek systeem zijn geclassificeerd als metalen. De overgangsmetalen liggen in het midden van de tafel en beslaan de groepen drie tot en met 12. Deze elementen zijn vast bij kamertemperatuur, behalve kwik, en hebben de metaalkleur en vervormbaarheid die van metalen wordt verwacht. Omdat de valentieschillen zo groot worden, worden sommige overgangsmetalen uit het periodiek systeem gehaald en aan de onderkant van de grafiek toegevoegd; deze staan ​​bekend als de Lanthanides en Actinides. Veel van de overgangsmetalen aan de onderkant van het periodiek systeem zijn zeldzaam en onstabiel.

Metalloids en niet-metalen

Aan de rechterkant van het periodiek systeem verdeelt een ruwe diagonale lijn de metalen op de links van de niet-metalen aan de rechterkant. Tegenover deze lijn staan ​​de metalloïden, zoals germanium en arseen, die enkele metaalachtige eigenschappen hebben. Chemici categoriseren alle elementen rechts van deze scheidslijn als niet-metalen, met uitzondering van groep 18 helemaal rechts. Veel van de niet-metalen zijn gasvormig en ze zijn allemaal opmerkelijk vanwege hun neiging om elektronen te winnen en hun valentieschillen te vullen.

Nobele gassen

Groep 18, helemaal rechts van het periodiek systeem, is volledig samengesteld uit gassen. Deze elementen hebben volledige valentieschalen en hebben de neiging om geen elektronen te winnen of te verliezen. Als gevolg hiervan bestaan ​​deze gassen bijna uitsluitend in hun elementaire vorm. Chemici classificeren ze als edel of inerte gassen. Alle edelgassen zijn kleurloos, geurloos en niet-reactief.