Nel 1869 Dmitri Mendeleev pubblicò un documento intitolato "Sul rapporto tra le proprietà degli elementi e il loro peso atomico". In quel documento ha prodotto una disposizione ordinata degli elementi, elencandoli in ordine di peso crescente e disponendoli in gruppi basati su proprietà chimiche simili. Sebbene siano trascorsi molti decenni prima che i dettagli della struttura atomica venissero scoperti, la tabella di Mendeleev già organizzava elementi in termini di valenza.
Elementi e peso atomico
Nel tempo di Mendeleev gli atomi erano considerati indivisibili , entità uniche. Alcuni erano più pesanti di altri e sembrava ragionevole ordinare gli elementi aumentando il peso. Ci sono due problemi con questo approccio. Innanzitutto, misurare il peso è un compito difficile, e molti dei pesi accettati dei tempi di Mendeleev non erano corretti. In secondo luogo, risulta che il peso atomico non è realmente il parametro rilevante. Le tabelle periodiche di oggi collocano gli elementi in ordine di numero atomico, che è il numero di protoni nel nucleo. Ai tempi di Mendeleev, i protoni non erano ancora stati scoperti.
Elementi e proprietà chimiche
Mendeleev ha scritto che "l'accordo secondo il peso atomico corrisponde alla valenza dell'elemento e in una certa misura la differenza nel comportamento chimico. " La valenza, nella comprensione di Mendeleev, era un'indicazione della capacità di un elemento di combinarsi con altri elementi. Mendeleev combinò l'ordine di peso atomico con valenze comuni per organizzare gli elementi in una tabella. Cioè, ha organizzato gli elementi in gruppi in base alle loro caratteristiche chimiche. Poiché tali proprietà si ripetono ogni tanto, il risultato era una tabella periodica in cui ogni colonna verticale, denominata gruppo, contiene elementi con caratteristiche simili e ogni riga orizzontale, detta periodo, organizza gli elementi in base al peso, aumentando da sinistra a destra e dall'alto verso il basso.
Struttura atomica
Circa 50 anni dopo la prima tavola periodica di Mendeleev, gli scienziati hanno scoperto che l'atomo era costruito attorno a un nucleo con protoni caricati positivamente e neutri neutri - entrambi i quali sono relativamente pesante. Il nucleo caricato positivamente è circondato da una nuvola di elettroni caricati negativamente. Il numero di protoni - chiamato anche numero atomico - corrisponde in genere al numero di elettroni. Si scopre che il numero di elettroni di un elemento ha in gran parte determinato le sue proprietà chimiche. Quindi l'ordine corretto nella tavola periodica è determinato dal numero di elettroni, non dal peso proposto inizialmente da Mendeleev.
Elettroni di Valenza
Gli elettroni nella nuvola che circondano il nucleo di un elemento sono disposti a strati , chiamato shells. Ogni shell ha un numero specifico di elettroni che può contenere. Quando ciascuna conchiglia viene riempita, viene aggiunto un nuovo guscio fino a quando tutti gli elettroni vengono considerati. Gli elettroni nel guscio più esterno sono chiamati elettroni di valenza, perché sono le loro interazioni che determinano le proprietà chimiche di un elemento. Le colonne che sono state impostate per raggruppare gli elementi con proprietà chimiche simili si rivelano esattamente le stesse colonne definite dal numero di elettroni di valenza. Gli elementi nel gruppo 1A hanno un solo elettrone di valenza e ogni colonna del gruppo A a destra aggiunge un altro elettrone di valenza. L'organizzazione diventa un po 'torbida con gli elementi del Gruppo B, ma ognuno di essi è anche raggruppato in base al numero di elettroni di valenza.
