Elementi di Chimica. Lezione 02

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Liliana Fantoni
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1 Element d Chmca Lezone 02

2 La tavola perodca degl element I 92 element chmc esstent n natura, pur essendo dvers gl un dagl altr, presentano a volte propretà chmche sml. Gà nella prma metà del I secolo molt studos avevano osservato che alcun element dvers presentavano delle caratterstche chmche analoghe e, pù precsamente, che alcune propretà s rpresentavano perodcamente dopo ncrement analogh del peso atomco. Fu però un chmco russo, Dmtr Ivanovc Mendeleev, che nel 1869, con felce ntuzone, ruscì a mettere ordne ne rsultat delle rcerche effettuate sull argomento e formulò una classfcazone che prese l nome d sstema perodco o tavola perodca degl element che successvamente, fnanche a nostr gorn, ha rcevuto numerose mportantssme conferme. La Fgura 7 rporta una versone abbrevata 6 della tavola perodca n cu gl element, gà elencat nelle fgure precedent, sono dspost su sette rghe e otto colonne sempre n ordne d numero atomco crescente. Le rghe prendono l nome d perod mentre le colonne prendono l nome d grupp. S può qund anche dre che nella tavola perodca gl element sono classfcat secondo sette perod e otto grupp. I perod sono ndcat con un numero naturale ed grupp con un numero romano. Per ogn elemento sono ndcat, n alto a snstra, l numero atomco (numero d proton present nell atomo) e, n basso a destra, l peso atomco arrotondato, coè l peso dell sotopo prevalente. Non entreremo nel dettaglo de crter che hanno sprato questa dsposzone, ma c lmteremo a descrverla e a mostrarne gl aspett pù mportant, antcpando qualche concetto che sarà meglo charto pù avant. Innanz tutt s rleva che tutt gl element che s trovano a snstra della lnea spezzata, dsegnata n rosso ed n grassetto nella fgura, che va dal boro all astato hanno n comune le seguent caratterstche: sono quas tutt sold a temperatura ambente 7, sono dotat d lucentezza, hanno denstà elevate, fondono a temperature molto alte, sono malleabl e sono buon conduttor d elettrctà e d calore. A quest element s dà l nome d metall. Gl element che s trovano a destra della spezzata nvece hanno caratterstche opposte a quelle 6 L abbrevazone consste nel non aver nserto nella tabella gl element compres fra numer atomc, evdenzat n rosso, 20 e 31, 38 e 49, 56 e 81 che saranno esamnat a parte e gl element artfcal cosddett transuranc che non sono present come tal n natura. 7 Eccetto l gallo, l ceso, l franco ed l mercuro (quest ultmo, con numero atomco 80, è compreso fra quell che non compaono n fgura).

perodcamente dopo ncrement analogh del peso atomco.

3 menzonate sopra e ad ess s dà l nome d non metall 8. Ancora pù mportant sono le affntà che s rscontrano fra gl element che appartengono agl stess grupp, coè quell che s trovano allneat nella stessa colonna, n partcolar modo quell delle colonne estreme a snstra e a destra. Nel I Gruppo nfatt 9, c sono cosddett metall alcaln, lto,sodo,potasso,rubdo, ceso e franco, caratterzzat dal fatto d essere tutt monovalent 10, d reagre molto vvacemente con l acqua anche a freddo dando prodott dal comportamento molto smle, d essere fortemente elettropostv. Nella II Gruppo c sono metall alcalno-terros, berllo, magneso, calco, stronzo, baro e rado, che sono bvalent, debolmente elettropostv e reagscono meno vvacemente con l acqua dando prodott che hanno caratterstche molto sml. Nella VII Gruppo c sono gl alogen, fluoro, cloro, bromo, odo e astato, che sono monovalent, fortemente elettronegatv e tendenzalmente con molecole 11 batomche. Infne nell VIII Gruppo c sono gas nobl, elo, neon, argo, crpto, xeno e radon, monoatomc, dotat d grande stabltà e scarsssma reattvtà. La regolartà con cu gl element s succedono nella tavola perodca ha permesso anche d scoprre nuov element che ancora non erano not a temp d Mendeleev, ma a cu era stato lascato un posto perché tale regolartà fosse rspettata. Come esemp s possono ctare, fra gl altr, l berllo, l tecnezo, l franco, l rado e l urano. Gl element non nsert nella tavola perodca abbrevata sono rportat nella Fgura 8. Se s lascano ancora fuor 14 element compres fra l lantano e l afno e coè fra numer atomc 57 e 72, ess possono essere ordnat secondo tre perod d dec element cascuno n cu gl element che s trovano nella stessa colonna hanno propretà chmche molto sml, come per esempo rame (Cu) argento (Ag) e oro (Au) o come l nchel (N) l pallado (Pd) e l platno (Pt). Fra quest element sono compres alcun molto not e mportant come, oltre quell appena ctat, l ttano (T) l cromo (Cr) l ferro (Fe) lo znco (Zn) l mercuro (Hg) ecc. Meno not nvece sono 14 element con numero atomco fra 58 e 71, rportat nella parte nferore della fgura. Ad ess s dà l nome d lantand, perché seguono l lantano nella tavola perodca, o 8 Un tempo quest element s chamavano metallod e questo termne è ancora molto dffuso tuttora. 9 Escludendo l drogeno che dovrebbe pù propramente fare gruppo a sé. 10 Il concetto d valenza sarà charto pù avant. 11 Anche l concetto d molecola sarà charto n seguto.

4 I II III IV V VI VII VIII 1 1 H 1 2 He L 7 4 Be 9 5 Bo 11 6 C 12 7 N 14 8 O 16 9 F Ne Na Mg Al S P S Cl Ar K Ca Ga Ge As Se Br Kr Rb Sr In Sn Sb Te I Cs Ba Tl Pb B Po At Rn Fr Rd Ac Th Pa U 238 Fgura 7 Tavola perodca (abbrevata) degl element 21 Sc T V Cr Mn Fe Co N Cu Zn Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd La Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu 175 Fgura 8 Tavola perodca Element d transzone e lantand

222 7 87 Fr 223 88 Rd 226 89 Ac 227 90 Th 232 91 Pa 231 92 U 238 Fgura 7 Tavola perodca (abbrevata) degl element 21 Sc 45 22 T 48 23 V 51 24 Cr 52 25 Mn 55 26 Fe 56 27 Co 59 28 N 59 29 Cu 64 30 Zn 65

5 d terre rare, per la loro scarsa presenza n natura e, fno a qualche anno fa, erano oggetto solo d stud d laboratoro. La loro mportanza tuttava è andata crescendo sempre pù negl ultm ann (Fgura 9) 12 perché le loro caratterstche chmco-fsche l hanno res done per le applcazon tecnologche pù avanzate che l ndustra moderna ha ntrodotto d recente. Nella Fgura 10 sono rportat alcun esemp d utlzzo d quest materal n applcazon come motor elettrc e le battere per auto brde, dsch fss de computer, le memore de cellular, le macchne fotografche dgtal, le macchne a ragg, le lampadne a rsparmo energetco, le fbre ottche ecc. Ion In un atomo, come s è vsto, l numero de proton è uguale al numero degl e, poché proton e neutron sono dotat d carche elettrche ugual ma d segno opposto, l atomo rsulta elettrcamente neutro. In alcune condzon però un atomo può perdere o acqusre uno o pù ed n tal caso rsultare non pù blancato elettrcamente. Pù precsamente se un atomo perde rsulta carco postvamente, se ne acqussce rsulta carco negatvamente. Un atomo non blancato elettrcamente s chama one (Fgura 11). Uno one s ndca con lo stesso smbolo dell elemento seguto da un apce formato da tant segn + quant sono gl che ha perso o tant segn - quant sono gl che ha acqusto. Per esempo uno one drogeno, che ha perso un elettrone, s ndca con l smbolo H +, uno one d allumno, che ha perso tre, s ndca con Al + + +, uno one cloro, che ha acqusto un elettrone s ndca con Cl -, uno one fosforo che ha acqusto cnque s ndca con P , ecc. Generalmente gl element classfcat come metall tendono a perdere e qund a dventare on postv (dett anche caton ) mentre non metall tendono ad acqusre e a dventare on negatv (dett anche anon ). 12 La fgura è tratta da un artcolo pubblcato sul Correre della sera.

6 21 Scando Sc 39 Ittro Y 57 Lantano La 58 Cero Ce 59 Praseodmo Pr 60 Neodmo Nd 61 Promezo Pm 62 Samaro Sm 63 Europo Eu 65 Terbo Tb 66 Dsproso Dy E l e m e n t A p p l c a z o n Luc per gl stad Fbre ottche Motor elettrc auto Battere auto Addtv perlent Dsco fsso pc Cellular Macchne foto dgtal Msslstca Macchne ragg Radar Lampadne energetche Fgura 9 Applcazon d element delle terre rare Sc Y La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Tb Dy Luc per gl stad Fbre ottche Motor elettrc auto Battere auto Addtv per lent Dsco fsso computer Cellular Macchne foto dgtal Msslstca Macchne ragg Radar Lampadne energetche Fgura 10 Materal e applcazon

ragg Radar Lampadne energetche Fgura 9 Applcazon d element delle terre rare Sc Y La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Tb Dy Luc per gl stad Fbre ottche Motor elettrc

7 Atomo Perde postvo Catone Atomo Acqusta negatvo Anone H Perde l elettrone postvo H + Al Perde 3 postvo Al +++ Cl Acqusta 1 elettrone ltt negatvo Cl P Acqusta 5 negatvo P Fgura 11 Ion

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