Az elemek és a periódusos rendszer
(oszlop, periódus, periodicitás, mező)

Minden elem atommagja tartalmaz valamennyi pozitív töltésű protont és semleges neutront.
Mivel az atom kifelé semleges ezért ugyanannyi elektront is tartalmaz, mint amennyi protont.

A héliumatom modellje (a protont piros, a neutront fehér, az elektron kék szín jelöli).
A valóságban az elektronok meghatározott pályán, elekronfelhőt képezve vannak jelen a mag körül.

A Földön (és úgy néz ki, hogy az egész Univerzumban) 92 elem található a hidrogéntől az uránig).
Az elemekben, ha szépen sorba rendezzük őket, mindig eggyel több proton (és az elzőzőkből következően eggyel több elektron) van. Erre jött rá Mengyelejev 1869-ben.
A hidrogénben 1 proton és 1 elektron, a héliumban 2 proton és 2 elektron ... az uránban 92 proton és 92 elektron van.

A periódusos rendszer "kockájában" a "kisebbik szám" (jelen esetben a bal felső sarokban) az elem rendszáma. Ez megegyezik a protonok és természetesen az elektronok számával.
E mellett (a hidrogén "normál" izotópjának kivételével) minden atommag tartalmaz neutronokat is. A könnyebb elemek esetén ugyanannyit, de általában többet mint ahány proton van benne.
A periódusos rendszer "kockájában" a "nagyobbik szám" (jelen esetben a jobb alsó sarokban) az elem tömegszáma. Ez megegyezik a protonok és neutronok összes számával.

Mivel az elektron tömege elhanyagolható a magrészecskékhez (proton, neutron) képest az atom tömegét a mag határozza meg.

A helyzetet bonyolítja kissé, hogy ugyanannak az elemnek lehet többféle izotópja is (némelyiknek több tucat).

A periódusos rendszer úgy alakult ki, hogy amikor a XIX. században már elég sok elemet ismertek és Mengyelejev rájött, hogy az atomokat növekvő atomsúly szerint sorbarakva, azok bizonyos szabályszerűségeket mutatnak. Vannak olyan elemek amelyek kémiai viselkedése hasonló, és ezek az ilyen módon elrendezett esetben egymás alatt, egy oszlopban vannak, hasonló viselkedésű csoportok.
A periódusos rendszer a periodicitás törvényét testesíti meg. A növekvő atomtömeg (atomszám) és hasonló kémiai tulajdonság szerint sorba rakott elemeknél megnyilvánuló ismétlődést nevezik periodicitásnak.

Mostmár pontosan tudjuk, hogy az elemek kémiai tulajdonságait a külső elektronjaik határozzák meg. Azt is tudjuk, hogy az elektronok - bizonyos törvényszerűségek alapján - meghatározott pályákba rendeződnek (különböző kvantumszám-kombinációk alapján).

A periódusos rendszer négy mezőre osztható fel annak alapján, hogy melyik héj töltődik: s-mező, p-mező, d-mező és f-mező.

Az első elektronpályán (K) mindössze két (s) elektron "fér el" ezért az első periódus mindössze két atomot (hidrogén és hélium) tartalmaz. Mivel ezen a pályán 2 elektron már "telített" pályát jelent ezért a hélium "nemesgázként" viselkedik, vagyis nem hajlandó reakcióba lépni, mert önmagában is stabil a külső héja.

A következő pályán (L) már összesen 8 (2s+6p) elektron "fér el" ezért a második periódus 8 atomot tartalmaz (a litiumtól a neonig).
Ebben a periódusban jól megfigyelhetők a külső elektronok számától függő tulajdonságok.

A későbbi periódusokban már "bonyolódnak a szabályok". Elkezdenek beljebb lévő elektron pályák (N, O, P) töltődni, anélkül, hogy a külső ("vegyérték") elektronok változnának. Ennek következtében az átmeneti elemek tulajdonságai nagyon hasonlóak.

A "széleken" azonban elég egyértelmű a helyzet az Ia oszlop alkálifémei, a IIa oszlop alkáliföldfémei, a VIIa oszlop halogénjei és a VIII. (0.) oszlop nemesgázai egyfomán viselkednek kémiai szempontból.

Az urán (92) utáni, úgynevezett transzurán elemek már nem fordulnak elő a természetben. (Bár a plutóniumot (93) még megtalálták nagyon kis mennyiségben bizonyos uránércekben.) Ezek az elemek csak mesterségesen állíthatók elő, stabil izotópjaik nincsenek és általában nagyon rövid az élettartamuk. Gyakorlati jelentőségük nincsen.

A periódusos rendszer oszlopai (csoportjai) a következők (a névre kattintva részletesebb leírás található):

Ia (1) alkálifémek
Ib (11) rézcsoport
IIa (2) alkáliföldfémek
IIb (12) cinkcsoport
IIIa (13) bór-alumíniumcsoport
IIIb (3) szkandiumcsoport
IVa (14) széncsoport
IVb (4) titáncsoport
Va (15) nitrogéncsoport
Vb (5) vanádiumcsoport
VIa (16) oxigéncsoport
VIb (6) krómcsoport
VIIa (17) halogéncsoport
VIIb (7) mangáncsoport
VIIIa (0; 18) nemesgázok
VIIIb (8; 9; 10) vascsoport, könnyű és nehéz platinafémek

Az Érdekességeknél a "Kémiai elem építőkészlet" címszónál található egy animáció, amely az egyszerűbb atomok felépítését mutatja be.

Felhasznált irodalom