Classificazione periodica degli elementi

Gli elettroni che occupano il guscio più esterno di un atomo sono elettroni di valenza, mentre gli elettroni che occupano i livelli energetici principali interni sono gli elettroni centrali. Un atomo di sodio con una configurazione elettronica 3s1 ha tre principali livelli di energia. I livelli completi di energia principale interna con 2s22p6 indicano che ci sono dieci elettroni centrali, seguiti dal terzo livello più esterno contenente il restante elettrone.

Pertanto il sodio ha un elettrone di valenza. Allo stesso modo, il cloro ha dieci elettroni centrali e sette elettroni di valenza. Gli elettroni di valenza sono i più lontani dal nucleo e sono legati più liberamente.

Dunque, sono i più facili da perdere o condividere, e svolgono un ruolo importante nel legame chimico. Gli elementi che hanno lo stesso numero di elettroni di valenza mostrano proprietà chimiche simili, come si può notare nella disposizione della moderna tavola periodica. Per gli elementi del gruppo principale, la lettera del numero del gruppo equivale al numero di elettroni di valenza e il numero di riga è uguale al numero quantico principale più elevato di quell'elemento.

Ogni elemento in un gruppo ha lo stesso numero di elettroni disponibili per il legame. Alla fine del gruppo, il numero quantico principale aumenta di uno, mentre il numero degli elettroni di valenza rimane lo stesso. Le due colonne all'estrema sinistra della tavola periodica costituiscono il blocco s.

Per questi elementi, l'ultimo elettrone entra in un orbitale s. Gli elementi del gruppo uno, ad eccezione dell'idrogeno, sono detti metalli alcalini e sono estremamente reattivi poiché hanno un solo elettrone di valenza. Gli elementi del gruppo due sono i metalli alcalino terrosi con due elettroni nel guscio di valenza.

Le sei colonne all'estrema destra formano il blocco p. Il guscio di valenza di questi elementi ha completamente occupato gli orbitali s e l'ultimo elettrone entra nell'orbitale p. Dal gruppo tre A al gruppo otto A, il numero di elettroni negli orbitali p aumenta di uno.

I gas nobili hanno otto elettroni di valenza a eccezione dell'elio, che appartiene al blocco s, e ha solo due elettroni. Il blocco d è costituito dalle dieci colonne poste fra i blocchi s e p. Questi elementi sono indicati come i metalli di transizione.

L'ultimo elettrone entra nell'orbitale d del guscio principale con numero inferiore di uno rispetto al numero della riga. Nella quarta riga, tre orbitali, nella quinta riga quattro orbitali d, e così via. Gli elementi di transizione interni costituiscono il blocco f e hanno l'ultimo elettrone che entra in un orbitale f.

Il numero quantico principale degli orbitali f che riempiono ogni riga è inferiore di due al numero della riga. Nella sesta riga, si riempiono quattro orbitali f, e nella settima riga si riempiono cinque orbitali f. Gli elementi di transizione interni sono disposti nella serie dei lantanidi e nella serie degli attinidi.

Il numero di colonne in ogni blocco indica quanti elettroni possono essere immessi nel sottolivello del blocco. Due colonne nel blocco s sono correlate ad un orbitale s con due elettroni, e sei colonne nel blocco p rappresentano tre orbitali p con sei elettroni, mentre dieci colonne nel blocco d corrispondono a cinque orbitali d con due elettroni ciascuno. Infine, il blocco f comprende quattordici colonne, che indicano la capacità massima di sette orbitali f.