În capitolul 3 „Atomi, molecule și ioni”, am prezentat tabelul periodic ca instrument de organizare a elementelor chimice cunoscute. Un tabel periodic este prezentat în figura 8.11 „Tabelul periodic”. Elementele sunt enumerate în funcție de numărul atomic (numărul de protoni din nucleu), iar elementele cu proprietăți chimice similare sunt grupate în coloane.

De ce are tabelul periodic structura pe care o are? Răspunsul este destul de simplu, dacă înțelegeți configurațiile electronice: forma tabelului periodic imită umplerea subînvelișurilor cu electroni.

Să începem cu H și He. Configurațiile lor electronice sunt 1s1 și, respectiv, 1s2; în cazul lui He, învelișul n = 1 este umplut. Aceste două elemente alcătuiesc primul rând al tabelului periodic (vezi figura 8.12 „The 1”).

Cei doi electroni următori, pentru Li și Be, ar merge în subshell-ul 2s. Figura 8.13 „Cele 2” arată că aceste două elemente sunt adiacente în tabelul periodic.

Pentru următoarele șase elemente, subshell-ul 2p este ocupat cu electroni. În partea dreaptă a tabelului periodic, aceste șase elemente (de la B până la Ne) sunt grupate împreună (figura 8.14 „The 2”).

Următorul subshell care se umple este subshell-ul 3s. Elementele când această subshell este ocupată, Na și Mg, se află din nou în partea stângă a tabelului periodic (figura 8.15 „Cei 3”).

În continuare, subshell-ul 3p este umplut cu următoarele șase elemente (figura 8.16 „The 3”).

În loc să umple subshell-ul 3d în continuare, electronii se duc în subshell-ul 4s (Figura 8. „Subshell-ul 3p”).17 „The 4”).

După ce subshell-ul 4s este umplut, subshell-ul 3d este umplut cu până la 10 electroni. Acest lucru explică secțiunea de 10 elemente din mijlocul tabelului periodic (figura 8.18 „The 3”).

Și așa mai departe. Pe măsură ce parcurgem rândurile tabelului periodic, forma generală a tabelului evidențiază modul în care electronii ocupă învelișurile și subînvelișurile.

Primile două coloane din partea stângă a tabelului periodic sunt cele în care sunt ocupate subînvelișurile s. Din acest motiv, primele două rânduri ale tabelului periodic sunt etichetate ca fiind blocul s. În mod similar, blocul p reprezintă cele mai din dreapta șase coloane ale tabelului periodic, blocul d reprezintă cele 10 coloane din mijlocul tabelului periodic, în timp ce blocul f este secțiunea de 14 coloane care este reprezentată în mod normal ca fiind detașată de corpul principal al tabelului periodic. Ar putea face parte din corpul principal, dar atunci tabelul periodic ar fi destul de lung și greoi. Figura 8.19 „Blocuri ale tabelului periodic” prezintă blocurile tabelului periodic.

Electronii din învelișul cu cel mai mare număr, plus orice electroni din ultimul subînveliș neîmplinit, se numesc electroni de valență; învelișul cu cel mai mare număr se numește înveliș de valență. (Electronii interiori se numesc electroni de nucleu.) Electronii de valență controlează în mare măsură chimia unui atom. Dacă ne uităm doar la configurația electronică a învelișului de valență, constatăm că în fiecare coloană, configurația electronică a învelișului de valență este aceeași. De exemplu, să luăm elementele din prima coloană a tabelului periodic: H, Li, Na, K, Rb și Cs. Configurațiile lor electronice (prescurtate pentru atomii mai mari) sunt următoarele, cu configurația electronică a învelișului de valență evidențiată:

Toate acestea au o configurație electronică similară în straturile de valență: un singur electron s. Deoarece o mare parte din chimia unui element este influențată de electronii de valență, ne-am aștepta ca aceste elemente să aibă o chimie similară – și așa este. Organizarea electronilor în atomi explică nu numai forma tabelului periodic, ci și faptul că elementele din aceeași coloană a tabelului periodic au o chimie similară.

Același concept se aplică și celorlalte coloane ale tabelului periodic. Elementele din fiecare coloană au aceleași configurații electronice ale învelișului de valență, iar elementele au unele proprietăți chimice similare. Acest lucru este strict valabil pentru toate elementele din blocurile s și p. În blocurile d și f, deoarece există excepții în ceea ce privește ordinea de umplere a subînvelișurilor cu electroni, învelișurile de valență similare nu sunt absolute în aceste blocuri. Cu toate acestea, există multe similitudini în aceste blocuri, astfel încât este de așteptat o similitudine în proprietățile chimice.

Similitudinea configurației electronice a învelișului de valență implică faptul că putem determina configurația electronică a unui atom numai prin poziția sa în tabelul periodic. Luați în considerare Se, așa cum este prezentat în figura 8.20 „Seleniul în tabelul periodic”. Acesta se află în a patra coloană a blocului p. Acest lucru înseamnă că configurația sa electronică ar trebui să se termine într-o configurație electronică p4. Într-adevăr, configurația electronică a Se este 4s23d104p4, așa cum era de așteptat.

.