Периодическая таблица

Как только первые химики обнаружили больше элементов, они поняли, что различные элементы могут быть сгруппированы по их сходному химическому поведению. Одна из таких групп включает в себя литий (Li), натрий (Na) и калий (K). Все эти элементы – блестящие, хорошо проводят тепло и электричество и обладают схожими химическими свойствами. Вторая группа включает кальций (Ca), стронций (Sr) и барий (Ba), которые также блестящие, хорошие проводники тепла и электричества, и имеют общие химические свойства. Однако конкретные свойства этих двух групп существенно отличаются друг от друга. Например, Li, Na и K гораздо более реактивны, чем Ca, Sr и Ba. Кроме того, Li, Na и K образуют соединения с кислородом в соотношении двух атомов к одному атому кислорода, в то время как Ca, Sr и Ba образуют соединения с одним собственным атомом на один атом кислорода. Флюорин (F), хлор (Cl), бром (Br) и йод (I) также обладают схожими свойствами, но эти свойства сильно отличаются от свойств любого из перечисленных выше элементов.

Димитрий Менделеев в России (1869) и Лотар Мейер в Германии (1870) независимо признали периодическую связь между свойствами известных в то время элементов. Обе опубликованные таблицы с элементами, упорядочены в соответствии с увеличением атомной массы. Однако Менделеев пошел на один шаг дальше Майера; он использовал свою таблицу, чтобы предсказать существование элементов, которые имели бы свойства, похожие на алюминий и кремний, но еще не были известны. Открытия галлия (1875) и германия (1886) обеспечили значительную поддержку работе Менделеева. Несмотря на то, что Менделеев и Мейер долгое время спорили о приоритете, вклад Менделеева в развитие периодической таблицы сейчас более широко признан.

К XX веку стало очевидно, что периодические соотношения связаны с атомными номерами, а не с атомными массами. В современной формулировке об этих отношениях, периодическом законе, говорится следующее: Свойства элементов являются периодическими функциями их атомных чисел. Современная периодическая таблица упорядочивает элементы в возрастающей последовательности их атомных чисел, и группирует атомы с аналогичными свойствами в одной вертикальной колонке. Каждое поле представляет элемент и содержит его атомный номер, символ, среднюю атомную массу и (иногда) название.  

Элементы расположены в семи горизонтальных строках, называемых периодами или сериями, и 18 вертикальных столбцах, называемых группами. Группы помечены в верхней части каждого столбца. Для размещения таблицы на одной странице части двух строк, всего 14 столбцов, обычно написаны под основным телом таблицы.

Многие элементы существенно различаются по своим химическим и физическим свойствам, но некоторые элементы схожи по своему поведению. Например, многие элементы выглядят блестящими, являются ковкими и пластичными, и хорошо проводят тепло и электричество. Другие элементы не являются блестящими, ковкими или пластичными, и плохо проводят тепло и электричество.Элементы могут быть отсортированы по крупным классам с общими свойствами: металлы (блестящие, ковкие, хорошие проводники тепла и электричества — закрашенные желтым); неметаллы (элементы, которые выглядят тусклыми, плохие проводники тепла и электричества — закрашенные красным); и металлоиды (элементы, которые проводят тепло и электричество умеренно эффективно, и обладают некоторыми свойствами металлов и некоторыми свойствами неметаллов — закрышено фиолетовым).

Элементы также можно разделить на элементы основной группы (или репрезентативные элементы) в столбцах с метками 1, 2 и 13–18; переходные металлы в столбцах с маркировкой 3–12; и внутренние переходные металлы в двух строках в нижней части таблицы. Элементы верхнего ряда в нижней части таблицы лантаноиды, а элементы нижнего ряда актиниды. Элементы можно подразделить далее по более конкретным свойствам, таким как состав соединений, которые они формируют. Например, элементы в группе 1 (первая колонка) образуют соединения, состоящие из одного атома элемента и одного атома водорода. Эти элементы (за исключением водорода) известны как щелочные металлы, и все они обладают схожими химическими свойствами. Элементы в группе 2 (вторая колонка) образуют соединения, состоящие из одного атома элемента и двух атомов водорода: они называются щелочноземельными металлами, с аналогичными свойствами среди членов этой группы.  

Другими группами с конкретными названиями являются пниктогены (группа 15), халькогены (группа 16), галогены (группа 17) и благородные газы (группа 18, также известная как инертные газы). Группы также могут быть названы по первому элементу группы: Например, халькогены можно назвать кислородной группой или кислородным семейством. Водород — уникальный неметаллический элемент с свойствами, аналогичными элементам группы 1 и группы 17. По этой причине водород может быть показан в верхней части обеих групп или просто сам по себе.

Элемент 43 (технеций), элемент 61 (прометий) и большинство элементов с атомным номером 84 (полоний) и выше имеют атомную массу, которая указывается в квадратных скобках. Это делается для элементов, которые полностью состоят из нестабильных, радиоактивных изотопов (радиоактивность более подробно описывается в главе о ядерной химии). Средний атомный вес этих элементов не может быть определен, потому что их радиоизотопы могут значительно различаться по относительному содержанию в зависимости от источника или могут даже не существовать в природе. Число в квадратных скобках – это атомное массовое число, которое является приблизительной атомной массой наиболее стабильного изотопа этого элемента.

Текст, адаптированный из Openstax, Химия 2e, раздел 2.5: Периодическая таблица.