XIX. mendean elementu berri ugari aurkitu zirenez, kimikariak elementu kimikoak sailkatzen hasi ziren. Horretarako, masa atomikoa eta propietate fisiko eta kimikoen antzekotasunak kontuan hartu zituzten.

1869an, Dmitri Ivanovitx Mendeleiev errusiarrak une horretan ezagunak ziren 64 elementuak antolatu zituen, propietate kimikoak eta masa atomikoa erlazionatuz. 1870ean, Julius Lothar Meyeer alemaniarrak propietate fisikoetan oinarritutako beste antolamendu bat proposatu zuen. Bi urte geroago, Mendeleievek beste bertsio bat argitaratu zuen, itxura ezberdinekoa eta gaurko taulen antzekoagoa, lege periodikoan oinarrituta. Lege horri jarraituz, handituz doan masa atomikoaren arabera lerrokatu zituen elementu kimikoak, eta antzeko propietateak zituzten elementuak bata bestearen gainean kokatu zituen zutabeetan. Hala, elementu batzuen masa atomikoak zalantzan jarri zituen, beste batzuenak aldatu eta taulan zenbait hutsune utzi behar izan zituen, artean aurkitu gabe zeuden Ga, Ge eta Sc elementuenak, hain zuzen.

Dena dela, taula horrek akatsak zituen. 1913an, Moseleyk elementu kimikoen zenbaki atomikoa xedatu zuen, eta, hortik aurrera, elementuak zenbaki atomikoen arabera, eta ez masa atomikoaren arabera, hasi ziren antolatzen taula periodikoan.

Gaur egun, taula periodikoaren mila bertsio baino gehiago daude: jarraituak edo etenak; laburrak, ertainak edo luzeak (talde-kopuruari erreparatuz); bi edo hiru dimentsiokoak. Bi dimentsioko taulak kurbatuak edo matrizialak izan daitezke, eta hiru dimentsiokoak, kurbatuak edo helikoidalak. Taularik ezagunena (ikus hurrengo irudia) bidimentsional matriziala da, non 118 elementuak 18 zutabetan eta 7 errenkadatan ordenatuta dauden. Errenkadei periodo deritze, eta zutabeei, talde. Taldeak multzotan sailkatzen dira, s, p, d edo f multzoetan (irudiko kolore desberdinak). Taula periodiko batzuetan, multzoak koloreen bidez bereizi beharrean, kondizio estandarretan elementuak duen materia-egoeraren arabera bereizten dira. Elementu gehienak solidoak dira; N2, O2, F2, Cl2, H2-a eta gas nobleak gasak dira, eta Br2, Ga eta Hg-a, likidoak.

Elementu kimikoen taula periodikoa

Taula periodikoaren egitura

Taula periodikoa zazpi periodotan banatzen da; hiru laburrak dira, eta beste lau, luzeak. Bi elementuz osatutako lehenengo periodoari eta 8 elementuz osatuta dauden bigarren eta hirugarren periodoei periodo labur deritze. Periodo horietako elementuetan, azken elektroiak ns eta np orbitaletan kokatuta daude. Periodo luzeetako elementuetan, azken elektroiak ns eta np orbitaletan ez ezik, (n-1)d orbitaletan eta, posible denean, (n-2)f azpigeruzetan ere kokatuta daude. Hori dela eta, 4 eta 5 periodoetan 18 elementu daude, eta 6 eta 7 periodoetan 32 elementu. Periodo bereko elementu guztiek orbital-kopuru bera dute, eta talde bereko elementuek, kanpo-egitura elektroniko bertsua. Okupatzen duen geruzaren n zenbaki kuantikoak adierazten du periodoa.

Periodoetan, elementuen propietateak aldatuz doaz: portaera metalikotik, portaera ez-metalikoraino, eta beti gas noble batekin amaitzen dira. Metalen eta ez-metalen arteko muga ez da zehatza. Muga inguruan dauden elementuek tarteko propietateak dituzte, eta, beraz, erdimetalak edo metaloideak dira, hala nola B, Si, Ge, As, Sb, Te, Po eta At-a.

Taula periodikoko taldeak izendatzeko, IUPACek (International Union of Pure and Applied Chemistry) 1-18 zenbakikuntza hobetsi du:

Talde bereko elementuen propietateak eta ezaugarriak antzekoak dira, salbuespenak egon arren. 14 taldeko elementu guztien konfigurazio elektronikoak egitura berdina izan arren, ns2 np2, C-a ez-metala da, Si eta Ge-a metaloideak eta Sn eta Pb-a metalak. Hemezortzi taldeak lau talde handiagotan biltzen dira: talde nagusiak edo elementu adierazgarriak (s eta p multzoak), trantsizio-elementuak eta barne-trantsizioko elementuak.

Talde nagusiak edo elementu adierazgarriak. s eta p maila elektronikoak betetzeko dituzten elementuak dira; ns1-etik ns2 np6-rainoko egitura elektronikoa dute. Zortzi talde daude, guztira, bi multzotan banatuta: s multzoa, 1 eta 2 taldeek osatuta, eta p multzoa, 13, 14, 15, 16, 17 eta 18 taldeek osatuta. s multzoaren barruan, elementu alkalinoak eta lurralkalinoak daude. Alkalinoen oxidazio-egoera +1 izaten da, eta lurralkalinoena, +2. p multzoan 6 talde daude, eta horren barruan, oxidazio-egoera positiboak eta negatiboak ager daitezkeen arren, konposatuak eratzean elementuek gas nobleen egitura elektronikoa lortzeko (ns2 np6) joera dute.

Trantsizio-elementuak. Trantsizio-elementuak, IUPACen arabera, (n-1)d azpigeruza betetzeko dutenak dira. Dena den, definizio hori d orbitaletan elektroiak dituzten elementuetara ere zabaltzen da, Zn, Cd, Hg eta Uub elementuak barne daudela. Hala, guztira, berrogei trantsizio-elementu daude. Denak metalak dira, gogorrak, urtze- eta irakite-puntu altuak dituzte (merkurioak izan ezik) eta elektrizitate eta beroaren eroale onak dira. Oxidazio-egoera nagusia +2 da, ns2 (n-1)d egitura elektronikotik ns2 elektroiak galtzeko joera baitute. Hala ere, oxidazio-egoeren tartea zabala da, adibidez, manganesoa +7 eta osmioa +8 oxidazio-egoeratan aurki daitezke. Periodoan, oxidazio-egoera Mn-raino handitzen da, eta hortik aurrera, berriz, txikiagotu egiten da. Periodoan karga nuklear eraginkorra handituz doanez, gero eta energia gehiago behar da elektroiak atomotik kanporatzeko. Trantsizio-elementuak oxidazio-egoera baxuetan daudenean, erraz aurki daitezke ioi modura; baina oxidazio-egoera altuetan, aldiz, elementu elektronegatiboei lotuta ageri dira, kromato, banadato edo permanganato bezalako ioi poliatomikoak eratuz.

Barne-trantsizioko elementuak. (n-2)f azpigeruza betetzeko duten elementuak dira (tauila perikoan, beheko bi lerroak). 6 periodoan daudenei, 4fn 5d1 6s2 konfigurazioa dutenei, lantanido deritze, eta 7 periodokoei, 5fn 6d1 7s2, aktinido. Lantanidoak, normalean, oxido modura agertzen direnez, lur arraro izendatu dira. Lantanidoen taldean hamabost elementu daude, lantanotik hasita (zenbaki atomikoa 57 du) lutezioraino (zenbaki atomikoa, 71). Lantanoa, f elektroirik ez duen arren, talde honetan sartu da bere ezaugarrien ondorioz. Elementu horiek guztiak oso antzekoak dira, f orbitaletan dauden elektroiak ez baitira oso garrantzitsuak loturak eratzeko, p edo d elektroiekin konparatuz gero. Eskandioak eta itrioak ere lantanidoekin nolabaiteko antzekotasuna badute. Lantanidoen artean, +3 oxidazio-egoera hedatuena da, azkenengo s eta d elektroiak erraz gal ditzaketelako. Hala ere, +2 eta +4 oxidazio-egoerak ere agertzen dira. Aktinidoen taldean beste hamabost elementu daude, aktiniotik (zenbaki atomikoa, 89) lawrentziora (103). Aktinidoek ere oso propietate antzekoak dituzte. 93 zenbaki atomikotik aurrera, denak sintetikoak dira, isotopo guztiak erradioaktiboak, eta batezbesteko bizitzak oso laburrak dituzte.

Egitura elektronikoaren arabera, elementuen artean zenbait erlazio sortzen dira: erlazio periodikoak. Hiru motatakoak izan daitezke:

• Erlazio bertikalak: taldeetan sortzen dira. Taldeetan behera energia-maila gero eta handiagoa izan arren, elementu guztien kanpo-egitura elektronikoa berdina da.

• Erlazio horizontalak: periodoetan, energia-maila aldatu gabe egitura elektronikoan elektroi gehiago sartzen direnez, propietateak pixkanaka aldatuz doazela ikusten da.

• Erlazio diagonalak: konfigurazio elektronikoari maila oso bat eta elektroi bat gehiago sartuz gero, bi efektuek kontrako ondorioak dituztenez, zenbait elementuren ezaugarriak antzekoak izan daitezke. 2 eta 3 periodoetako elementuen artean gertatzen dira horrelakoak (elektroi-diferentzia, 8 e−, txikia denean), Li-Mg, Ba-Al, B-Si, C-P, N-S edo O-Cl bikoteetan, hain zuzen.

Propietate periodikoak

Taula periodikoa aztertuz, ikus daiteke elementu kimikoen zenbait propietate fisiko eta kimiko periodikotasunez errepikatzen direla, hala nola: erradio atomikoa eta ionikoa, ionizazio-energia, elektroi-afinitatea, elektronegatibotasuna eta gogortasuna.

Erradio atomikoa (r) lotuta dauden bi atomo berdinen arteko lotura-distantziaren erdia da. Oro har, taldean behera, erradioa handiagoa egiten da, eta periodoan ezkerretik eskuinera, txikiagoa. Irudian ikus daitekeenez, periodoz periodo erradioa aldatzeko joera errepikatzen da.

Erradio atomikoen eta ionizazio-energiaren aldakuntza periodikoa, Z zenbaki atomikoaren arabera

Ionizazio-energia (I) gas-egoeran dagoen atomoari elektroi bat kentzeko eman behar zaion energia da: A(g) + I  A+ (g) + e−. Ionizazio-energiaren baliorik txikienak taula periodikoaren beheko eta ezkerreko aldean dauden elementuenak dira, eta baliorik handienak goiko eta eskuineko elementuenak. Taldean behera, ionizazio-energiak gero eta txikiagoak bilakatzen dira, eta periodoan ezkerretik eskuinera, gero eta handiagoak. Dena dela, joera orokorraz gain, egitura elektronikoaren egonkortasuna ere kontuan eduki behar da. Adibidez, oxigenoak (1s2 2s2 2p4) bere azken elektroia errazago galduko du nitrogenoak (1s2 2s2 2p3) baino, nitrogenoaren kasuan 2p azpigeruza elektroiz erdi beteta dagoelako eta horrek atomoa egonkortzen duelako.

Elektroi-afinitatea (EA) gas-egoeran dagoen atomoak beste elektroi bat onartzeko askatu edo xurgatu behar duen energia da, baina zeinuz aldatuta:

A(g) + e−  A− (g) + EA

Elektroi-afinitate handia duten elementuek energia asko askatzen dute elektroia onartzean, eta taula periodikoaren eskuineko eta goiko aldean kokatuta daude.

Elektronegatibotasuna, , konposatuen barruan elementuak lotura-elektroiak erakartzeko duen gaitasuna da. Elementu elektronegatiboenak fluorraren ingurukoak dira, taula periodikoaren goiko eta eskuinekoak. Elektronegatibotasuna taldean behera eta periodoan ezkerrera txikiago egiten da. Atomoaren jokabide nagusia elektroiak galtzea bada, metal alkalinoak eredu, elementua elektropositiboa da.

Gogortasuna atomoaren ionizazio-energiaren eta elektroi-afinitatearen arteko diferentziarekin erlazionatuta dago. Atomo eta ioi gogorrenek ionizazio-energia altuak eta elektroi-afinitate altuak dituzte. Horren arabera, elementurik gogorrenek atomo edo ioi txikiak dituzte, eta taula periodikoaren goiko aldean kokatuta daude. Elementu astunak, berriz, bigunak dira.