През 1869 г, докато прави опит да систематизира елементите в периодичната система, руският учен Димитрий Иванович Менделеев (1834-1907) проумява, че химичните свойства на елементите се променят периодично. Той открива, че между относителните атомни маси на веществата и свойствата на им съществува зависимост, и че свойствата на химичните елементи и съединенията, които те образуват, се изменят периодично. Въз основа на това свое схващане той създава периодичния закон, а по-късно и периодичната система. В нея всеки химичен елемент заема място, определящо се от протоните в ядрото му. Прието е поредните номера на елементите да се бележат със Z. Периодичният закон е едно от най-големите и важни открития в цялото естествознание, защото благодарение на него не само получаваме пълна информация за всеки химичен елемент, но и можем да видим как се изменят закономерно веществата.
Към момента са известни 118 химични елемента. Някои от тях се различават драстично по свойствата си (например металите и неметалите).
Структура на периодичната система
Периодичната таблица, известна още като периодична система, представлява естествена класификация на химичните елементи. Тя е израз на периодичния закон и в нея всеки елемент заема място, определено от неговия пореден номер.
Tаблицата се състои от периоди (7 на брой) и групи (8 на брой). Периодите представляват хоризонтален ред от химични елементи и биват малки и големи. Всеки период е част от естествения ред и започва с алкален елемент (с изключение на първия период) и завършва с инертен елемент (с изключение на седмия период).
Химичните елементи с поредни номера от 58 до 71 имат сходни свойства с лантана и затова се наричат лантаноиди, и са изведени в отделен ред. Същото е положението с елементите с поредни номера от 90 до 103, които имат свойсва, сходни с актиния - затова са наречени актиноиди.
Малки периоди
Малките периоди са 1-ви, 2-ри, 3-ти, а големите 4-ти, 5-ти и 6-ти. Седмият период не се причислява нито към малките, нито към големите и ще бъде попълнен с нови химични елементи, които още не са открити, но е доказано научно, че съществуват.
Малките периоди съдържат по-малък брой химични елементи от големите. Малките периоди съдържат по един ред химични елементи. Например първият период съдържа два елемента, вторият и третият период съдържат по осем химични елемента.
Големи периоди
Големите периоди (4 ,5 ,6) съдържат по два реда химични елементи, съответно по 18 елемента (четвърти и пети период) и 32 елемента (шести период). Седмият период е незавършен.
Групи
Група в периодичната система е вертикален ред от химични елементи. Те биват главни (А групи) и второстепенни (Б групи). Химичните елементи в дадена във всяка отделна група, без значение дали тя е главна или второстепенна, имат сходни свойства.
Главни групи (А групи)
Главните групи (А групи) са изградени от елементи на малките и големите периоди. Единствено в 8А група са благородните елементи, известни още като инертни химични елементи.
С нарастване на поредния номер на елементите в А групите (от четвърта до седма А група) химичната реактивоспособност на неметалите отслабва. Отслабва и тяхната активност към водорода.
Второстепенни групи (Б групи)
Второстепенните групи (Б групи) са изградени само от елементи на големите периоди.
Характеристика на химичните елементи по периоди и по групи
Характерът на химичните елементи и техните съединения се изменя закономерно в периодичната система - това важи не само за самите химични елементи, но и за техните съединения, като например оксидите им и съответстващите им оксиди, основи и киселини.
В периодите с увеличаване на относителните атомни маси (Ar) металният характер отслабва, а неметалният се засилва.
В А групите (като 1-ва А, 2-ра А, 3-та А и т.н.) с увеличаване на относителните атомни маси неметалният характер отслабва, а металният се засилва.
В Б групите (Които биват 1-ва Б, 3-та Б и т.н.) с увеличаване на относителната атомна маса (Ar) неметалният характер се засилва, а металният отслабва.
Химичните елементи с метален химичен характер образуват прости вещества метали, хидроксиди, основни оксиди и хидриди (водородни съединения - имат йонен строеж).
Химичните елементи с неметален химичен характер образуват прости вещества неметали, киселини и киселинни оксиди. Те образуват водородни съединения с молекулен строеж.
Елементите, които имат двойствен характер образуват вещества метали. Тези метали от своя страна могат да образуват амфотерни оксиди и хидроксиди.
По периоди отляво - надясно свойствата на оксидите се променят от основни към киселинни. Изменя се и валентността на елементите като висшата валентност на елементите към кислород (O) съвпада с номера на групата. В периодите винаги първият елемент е метал, след което металният характер започва да отслабва, а последният химичен елемент е инертен.
Изменение на валентността в периодичната система
Свойството валентност на химичните елементи се изменя закономерно. Променя се не само висшата валентност, но и нисшата. Например висшата валентност на химичните елементи към кислорода (O2) съвпада с номера на A групата, в която се намира реагиращият елемент.
Към водорода химичните елементи от първа до четвърта главна група проявяват валентност, която съвпада с номера на групата, а елементите от пета до осма главна група проявяват валентност, която се пресмята като се извади от числото 8 номера на групата, в която се намира химичният елемент, който реагира с водорода (H2). Други величини също се изменят периодично.
Значение на периодичния закон и периодичната система
Много учени сравняват делото на Менделеев с научен подвид, защото то е от огромна значимост. Периодичният закон е един от най-важните в цялото естество знание, който дава възможност химичните елементи да се класифицират и утвърждават химията като точна наука.
Нищо в периодичната система не е измислено - тя е самата природа, целият свят, който ни заобикаля. Самите ние сме изградени от химични елементи, които във всеки един момент взаимодействат помежду си. В човешкото тяло всеки ден се извършват милиарди химични реакции.
По времето на откриването на периодичната система са били познати едва 63 химични елемента, а някои са били с неточно определени относителни маси, но това не е попречило на Менделеев да предвиди свойствата на непознати тогава вещества. Менделеев е успял да разгадае с висока точност свойствата на много оксиди, плътността им, темперетурата на кипене и така нататък.
Всички предположения на Менделеев били потвърдени при откриването на съответните химични елементи, непознати по негово време.
Първоначално съвременниците на Менделеев гледали на идеите му с пренебрежение, а някои дори с насмешка, но всичко това се променило. Дори в наши дни учените продължават да откриват нови химични елементи, които заемат своите места в периодичната система - пак според закономерностите, които Менделеев открил, а съвременните учени развили.
Периодичният закон е един от общите природни закони, който нагледно изразява разнообразнието на природата. С негова помощ изучаването на химията се улеснява изключително много и е сравнително лесно да се предвиди какви вещества се образуват при определени химични реакции.