LA TAVOLA PERIODICA DEGLI ELEMENTI

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1 LA TAVOLA PERIODICA DEGLI ELEMENTI

2 Informazioni nella tavola Gli elementi conosciuti 26 Ferro Fe 55,847 Numero atomico Nome dell elemento Simbolo Massa (peso) atomica (o) Si conoscono112 elementi 87 sono metalli 26 sono radioattivi 16 sono artificiali (tutti radioattivi) 11 sono gas 2 sono liquidi H Li Be NaMg K Ca Rb Sr Cs Ba Fr Ra Sc Ti V Cr MnFe Co Ni Cu Zn Y Zr NbMoTc Ru Rh Pd Ag Cd La Ac Stato degli elementi a 25 C Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg 7 Solido Gas Liquido B C N O F Al Si P S Cl Ga Ge As Se Br In Sn Sb Te I Tl Pb Bi Po At 6 Ce Pr NdPmSm EuGd Tb DyHo Er Tm Yb Lu Th Pa U Np PuAmCm Bk Cf EsFmMdNo Lr He Ne Ar Kr Xe Rn

3 Blocco s ns x IA 1 H Li IIA 2 Be IIIB 3 Blocco d (n-1) d x ns 2 Sc Ti V Cr MnFe Co Ni Cu Zn La Ac IVB 4 VB 5 VIB 6 VIIB 7 VIIIB IB 11 IIB 12 IIIA 13 Blocco p ns 2 np x IVA 14 VA 15 VIA 16 B C N O F Gas nobili ns 2 np 6 VIIA 17 VIIIA 18 He 6 7 Blocco f (n-2) f x (n-1) d 1 ns 2

4 Tavola periodica Blocco sp: presentano elettroni di valenza negli orbitali s o negli orbitali p e hanno configurazione elettronica ns x, np y Hanno incompleto l'ultimo livello energetico

5 RIGO o PERIODO H Li Be B C N O F Ne K Ca Sc Ti I periodi sono individuati da numeri arabi Na Mg Al Si P S Cl Ar Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe Cs Ba La Hf Ta W Re Os V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr He Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn Fr Ra Ac Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr

6 3 H Li Be Na Mg K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe Cs Ba La Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn Fr Ra s d He B C N O F Ne Al Si P S Cl Ar Ac Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr p PERIODO Elementi con elettroni più esterni nello stesso livello principale di energia 12 Mg d p p s s p s s 1s 2 2s 2 2p 6 3s d f f 17 Cl d f d p p s s p s s 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p

7 COLONNA o GRUPPO 1 IA H 2 IIA I gruppi, prima individuati da numeri romani seguiti da una lettera A o B, ora sono indicati da numeri arabi 13 IIIA 14 IVA 15 VA 16 VIA 17 VIIA 18 0 He Li Be B C N O F Ne 3 IIIB 4 IVB 5 VA 6 VIB VIIB VIII IB Na Mg Al Si P S Cl Ar K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe 12 IIB Cs Ba La Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn Fr Ra Ac Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr

8 H Li Rb Sr Y Fr s Be Na Mg Ra Ac Zr d Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe Cs Ba La Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr He B C N O F Ne Al Si P S Cl Ar K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr p VIA GRUPPO Elementi con identico numero di elettroni esterni 8 O d p p s s p s s s 2 2s 2 2p 4 d f f 34 Se d p p s s p s 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d s s d f 4s 2 4p 4

9 Tavola periodica

10 Tavola periodica Periodi appartengono allo stesso periodo atomi che hanno gli elettroni di valenza sullo stesso livello energetico Gruppi appartengono allo stesso gruppo atomi che hanno lo stesso numero di elettroni di valenza

11 Metalli H He Li Be B C N O F Ne NaMg Al Si P S Cl Ar K Ca Sc Ti V Cr MnFe Co Ni Cu Zn GaGeAs Se Br Kr Rb Sr Y Zr NbMoTc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe Cs Ba La Hf Ta W Re Os Ir Pt AuHg Tl Pb Bi Po At Rn Fr Ra Ac Ce Pr NdPmSm Eu Gd Tb Dy Ho Er TmYb Lu Th Pa U Np PuAmCm Bk Cf Es FmMdNo Lr Alcune proprietà dei metalli Lucidi, duttili, malleabili Conduttori di calore e di elettricità Sono tutti solidi a temperatura ambiente ad eccezione del mercurio Cedono elettroni quando reagiscono con i non-metalli H Li Be NaMg B C N O F Al Si P S Cl K Ca Sc Ti V Cr MnFe Co Ni Cu Zn GaGeAs Se Br Kr Rb Sr Y Zr NbMoTc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe Cs Ba Fr Ra La Ac Non-Metalli Hf Ta W Re Os Ir Pt AuHg Ce Pr NdPmSm Eu Gd Tb Dy Ho Er TmYb Lu Th Pa U Np PuAmCmBk Cf Es FmMdNoLr He Ne Ar Tl Pb Bi Po At Rn Alcune proprietà dei non-metalli A temperatura ambiente, alcuni sono gas, altri liquidi, altri solidi. Es: Cl 2 gas, Br 2 liquido, I 2 solido Sono cattivi conduttori di calore e di elettricità Molti esistono come molecole biatomiche Acquistano elettroni quando reagiscono con i metalli, ma condividono elettroni quando reagiscono con altri non-metalli

12 Metalloidi H He Li Be B C N O F Ne NaMg Al Si P S Cl Ar K Ca Sc Ti V Cr MnFe Co Ni Cu Zn GaGeAs Se Br Kr Rb Sr Y Zr NbMoTc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe Cs Ba La Hf Ta W Re Os Ir Pt AuHg Tl Pb Bi Po At Rn Fr Ra Ac Ce Pr NdPmSm Eu Gd Tb Dy Ho Er TmYb Lu Th Pa U Np PuAmCmBk Cf Es FmMdNoLr Alcune proprietà dei metalloidi Hanno proprietà chimiche variabili Si comportano come non-metalli quando reagiscono con i metalli Si comportano come metalli quando reagiscono con i non-metalli Sono semiconduttori

13 H ELEMENTI CHE CHE COMPONGONO LA LA MATERIA VIVENTE Li Be B C N O F Ne Na Mg Al Si P S Cl Ar K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe He Cs Ba La Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn Fr Ra Ac Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr Primo gruppo Carbonio Idrogeno Azoto Ossigeno I più abbondanti in tutti gli organismi Secondo gruppo Calcio Cloro Magnesio Zolfo Fosforo Potassio Sodio Molto meno abbondanti, ma presenti in tutti gli organismi Terzo gruppo Cobalto Rame Ferro Manganese Zinco Metalli presenti in piccole quantità in tutti gli organismi ed essenziali per la vita Quarto gruppo Alluminio Fluoro Selenio Arsenico Gallio Silicio Boro Iodio Bromo Vanadio Cromo Nichel Molibdeno Tungsteno Presenti in o richiesti da alcuni organismi in tracce

14 PROPRIETA PERIODICHE DIMENSIONI ATOMICHE

15 RAGGI METALLICI E COVALENTI DELLA MAGGIOR PARTE DEGLI ELEMENTI H He Li Be Na Mg 300 pm (3Å) B C N O F Ne Al Si P S Cl Ar K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe Cs Ba La Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn

16 Proprietàperiodiche Formazione di ioni Èpossibile quantificare la tendenza degli atomi a formare ioni positivi o ioni negativi attraverso le energie coinvolte nei processi di perdita o di acquisto di elettroni e che prendono rispettivamente il nome di potenziale di ionizzazione (Ep) e affinità elettronica (Ea)

17 Potenziale di ionizzazione Èla minima energia che occorre somministrare ad un atomo isolato per trasformarlo in ione positivo A+Ep A + +1e - Energia per portare l'elettrone piùesterno a distanza infinita dal nucleo: èuna misura dell'energia dell'orbitale su cui si trova l'elettrone Energie di prima, seconda, terza...ionizzazione

18 ENERGIA DI DI IONIZZAZIONE

19 Affinitàelettronica Èl'energia che si sviluppa quando ad un atomo neutro si aggiunge un elettrone: B+1e - B - +Ea Ciò non èsempre vero; a volte èrichiesta energia

20 AFFINITA ELETTRONICA

21 Tendenza ad attrarre il doppietto di legami Aumenta verso destra nel periodo e diminuisce nel gruppo verso il basso Èuna grandezza relativa all'idrogeno Elettronegatività

22 H 2,1 Li 1,0 Na 1,0 K 0,9 Rb 0,9 Cs 0,8 Fr 0,8 Be 1,5 Mg 1,2 Ca 1,0 Sr 1,0 Ba 1,0 Ra 1,0 B 2,0 Al 1,5 Sc 1,3 Ac 1,1 Ti 1,4 V 1,5 Cr 1,6 Mn 1,6 Fe 1,7 Co 1,7 Ni 1,8 Cu 1,8 Zn 1,6 Ga 1,7 In 1,6 Tl 1,6 C 2,5 Si 1,8 Ge 1,9 Sn 1,8 Pb 1,7 N 3,0 P 2,1 As 2,1 Sb 1,9 Bi 1,8 O 3,5 S 2,5 Se 2,4 Te 2,1 Po 1,9 F 4,0 Cl 3,0 Br 2,8 I 2,5 At 2,1 Y 1,2 Zr 1,3 Nb 1,5 Mo 1,6 Tc 1,7 Ru 1,8 Rh 1,8 Pd 1,8 Ag 1,6 Cd 1,6 La 1,1 Hf 1,3 Ta 1,4 W 1,5 Re 1,7 Os 1,9 Ir 1,9 Pt 1,8 Au 1,9 Hg 1,7 SCALA DELLA ELETTRONEGATIVITA SECONDO PAULING SCALA DELLA ELETTRONEGATIVITA SCALA DELLA ELETTRONEGATIVITA SECONDO PAULING SECONDO PAULING Elemento più elettronegativo Elementi meno elettronegativi

23 Legame chimico Legame ionico: si forma tra due ioni di segno opposto, la forza attrattiva èdi natura coulombiana, aspetto cristallino Legame covalente: si stabilisce attraverso la condivisione di una coppia di elettroni; se il doppietto èceduto da un atomo il legame viene detto dativo (le specie che cedono un doppietto si comportano da basi di Lewis; specie che accettano il doppietto sono acidi di Lewis NH 4+ )

24 LEGAME IONICO catione anione

25 forza di Coulomb cariche degli ioni distanza fra i due nuclei F = q 1 q 2 r 2 D costante dielettrica del mezzo

26 CELLA ELEMENTARE NEL CRISTALLO DI DI LiF LiF Li + F

27 PER SCRIVERE LA LA FORMULA DI DI UN UN COMPOSTO IONICO LO IONE POSITIVO PRECEDE SEMPRE QUELLO NEGATIVO IL RAPPORTO TRA IONI POSITIVI E NEGATIVI VA SEMPRE SCELTO IN MODO TALE CHE LE CARICHE POSITIVE SIANO UGUALI A QUELLE NEGATIVE. IL COMPOSTO DEVE ESSERE ELETTRICAMENTE NEUTRO

28 Legame chimico covalente 1)Legame apolare uguali 2)Legame polare tra due atomi tra atomi diversi Nella nomenclatura l'atomo più elettronegativo èscritto a destra (CO 2, HCl, Ecc)

29 POLARITA DI LEGAME δ+ δ- H H H F Li + F - Legame covalente (omopolare) Legame covalente polarizzato Legame ionico

30 Legame chimico Legame metallico: elettroni delocalizzati elettronica nuvola responsabile delle proprietàmacroscopiche (conducibilitàelettrica e termica, malleabilità, duttilità)

31 L IBRIDAZIONE

32 L'ibridizzazione(oibridazione) èun procedimento di combinazione matematica di un certo numero diorbitali(orbitali s, p, d) con contenuto energetico poco diverso (quindi orbitali di valenza) di uno stessoatomoche permette di ottenere nuoviorbitali ibridiequivalenti (isoenergetici) con i lobi orientati lungo le direzioni dei possibili legami che l'atomo centrale di unamolecolapuò formare con altri atomi. La caratteristica piùimportante degli orbitali ibridi èil loro "carattere direzionale". Il numero di orbitali ibridi ottenuti è uguale al numero di quelli che vengono combinati, cosicché il numero totale di orbitali di valenza dell'atomo non cambia.

33 IBRIDAZIONE DEGLI DEGLI ORBITALI ATOMICI s 2p Sezione di un ibrido sp sp sp

34 IBRIDAZIONE DEGLI DEGLI ORBITALI ATOMICI s 2p x 2p y 2s 2p x 2p y 2p z CH 4 3 orbitali sp 2 con simmetria planare triangolare 4 orbitali sp 3 con simmetria tetraedrica

35 HYBRID ORBITALS sp sp2 sp3 sp2d sp3d sp3d 2 NUMBER OF ORBITALS ORIENTATION Linear Planar triangle Tetrahedral Square planar Trigonal bipyramidal Octahedral

36 IL IL CASO DELLE MOLECOLE POLARI: le le interazioni (forze) dipolo-dipolo Molecole di questo tipo si allineano sotto l effetto di un campo elettrico. Forze attrattive Forze repulsive Allineamento dei dipoli in un cristallo di una sostanza polare La forza di tali interazioni è circa l 1% di quella di un legame covalente.

37 IL IL CASO DELLE MOLECOLE NON POLARI: le le interazioni dipolo indotto-dipolo dipolo indotto Le molecole non polari danno origine a dipoli istantanei. δ+ δ+ δ- δ- L istantaneo e fluttuante dipolo di una molecola induce un corrispondente dipolo nella molecola vicina. Il movimento degli elettroni di molecole adiacenti è sincronizzato. Le forze attrattive tra questi dipoli istantanei prendono il nome di forze di dispersione o forze di London

38 LEGAME IDROGENO δ - F δ + H F H H F H F

39 Il legame idrogeno ha luogo non solo tra molecole identiche di un u composto puro, ma anche fra molecole diverse presenti in una miscela.

40 Per la formazione di forti legami idrogeno sono necessari due requisiti: la molecola che fornisce il protone per la formazione del legame idrogeno deve essere fortemente polare, così l atomo di idrogeno assume una parziale carica positiva relativamente elevata le dimensioni dell atomo che fornisce la coppia di elettroni devono essere relativamente piccole; legami idrogeno realmente efficaci si formano solo con composti del F, O, N. N

41 ICE ICE CRYSTAL HYDROGEN OXYGEN COVALENT BOND (99 pm) HYDROGEN BOND (117 pm)

42 ASINUS ASINUM FRICAT ovvero il simile scioglie il simile La solubilità di una sostanza in un altra è una diretta conseguenza delle interazioni che si possono stabilire tra le particelle dell una e quelle dell altra. Due sostanze che hanno forze intermolecolari di tipo simile e di entità paragonabile, sono probabilmente molto solubili l una nell altra.

43 Vitamina idrosolubile Vitamina liposolubile

44 INTERAZIONE IONE - DIPOLO

45 Clatrato

46 787 Na + Cl- Legame ionico