Съдържание
През 1869 г. Дмитрий Менделеев публикува документ, озаглавен „За връзката на свойствата на елементите с техните атомни тегла“. В тази книга той създаде подредена подредба на елементите, като ги изброява в ред на увеличаване на теглото и ги подрежда в групи въз основа на подобни химични свойства. Въпреки че са оставали много десетилетия, преди да бъдат открити детайлите на атомната структура, Менделеев таблицата вече организира елементи по отношение на тяхната валентност.
Елементи и атомно тегло
През времето на Менделеев атомите се смятали за неделими, уникални образувания. Някои бяха по-тежки от други и изглеждаше разумно да се подреждат елементите чрез увеличаване на теглото. Има два проблема с този подход. Първо, измерването на теглото е трудна задача и много от приетите тежести от деня на Менделеев не бяха правилни. Второ, оказва се, че атомното тегло всъщност не е релевантният параметър. Днешните периодични таблици поставят елементите по реда на техния атомен номер, който е броят на протоните в ядрото. По време на Менделеев протоните още не са били открити.
Елементи и химически свойства
Менделеев пише, че „подреждането според атомното тегло съответства на валентността на елемента и до известна степен разликата в химическото поведение“. Валентността, според Менделеев, е показател за способността на един елемент да се комбинира с други елементи. Менделеев комбинира реда на атомното тегло с общи валентности, за да организира елементите в таблица. Тоест той организира елементите в групи според техните химични характеристики. Тъй като тези свойства се повтарят всеки толкова често, резултатът беше периодична таблица, в която всяка вертикална колона, наречена група, съдържа елементи с подобни характеристики, а всеки хоризонтален ред, наречен период, подрежда елементите по тегло, увеличавайки се отляво надясно и отгоре надолу.
Атомна структура
Около 50 години след първата периодична таблица на Менделеев учените откриват, че атомът е изграден около ядро с положително заредени протони и неутрални неутрони - и двата са сравнително тежки. Положително зареденото ядро е заобиколено от облак от отрицателно заредени електрони. Броят на протоните - наричан още атомно число - обикновено съответства на броя на електроните. Оказва се, че броят на електроните в даден елемент до голяма степен определя неговите химични свойства. Така правилният ред в периодичната таблица се определя от броя на електроните, а не от теглото, както Менделеев първоначално е предложил.
Валентни електрони
Електроните в облака, заобикалящи ядро на елементи, са подредени на слоеве, наречени обвивки. Всяка обвивка има определен брой електрони, които може да побере. Когато всяка обвивка е запълнена, се добавя нова обвивка, докато не бъдат отчетени всички електрони. Електроните в най-външната обвивка се наричат валентни електрони, защото именно техните взаимодействия определят химичните свойства на даден елемент. Колоните, които са създадени да групират елементи по сходни химични свойства, се оказват абсолютно същите колони, определени от броя на валентните електрони. Елементите в група 1А имат само един валентен електрон и всяка колона от група А вдясно добавя още един валентен електрон. Организацията става малко мътна с елементите от група В, но всеки от тях също е групиран по броя на валентните електрони.