TAVOLA PERIODICA. Lo strumento principe della chimica

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Luca Rinaldi
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1 TAVOLA PRIODICA Lo strumento principe della chimica

2 Classificazione degli elementi Problema: ordinare gli elementi secondo un criterio logico e memorizzabile metalli non-metalli solidi (escluso mercurio) lucenti (fotoelettricità) duttili (fili) malleabili (lamine) buoni conduttori ioni + con ossigeno danno ossidi solidi polverosi in acqua fisico calore elettricità chimico gassosi, liquidi, solidi non lucenti non duttili non malleabili cattivi conduttori ioni - con ossigeno danno in acqua ossidi gassosi (anidridi) idrossidi (ph basico) acidi (ph acido)

3 Dmitrij Mendeleev ( ) Le caratteristiche chimico-fisiche degli elementi variano in maniera periodica Si ripresentano simili ogni otto elementi posti in successione secondo il peso atomico crescente Redige una TAVOLA degli elementi fino allora noti (1868) divisa in periodi orizzontali lungo i quali le caratteristiche si modificano gradualmente, e 8 gruppi verticali nei quali si trovano elementi con caratteristiche molto simili per giustificare i salti prevede l esistenza di nuovi elementi e le loro caratteristiche (v. germanio)

4 TAVOLA PRIODICA MODRNA 1913: Henry Moseley propone come criterio di classificazione il numero atomico degli elementi vengo via via scoperti i gas nobili o inerti, con molecola monoatomica il centinaio di elementi oggi noti sono divisi in 8 gruppi principali (A) e 10 gruppi degli elementi di transizione (B) i periodi sono 7, distinti in brevi e lunghi, a seconda del numero di elementi che comprendono ogni casella viene indicata con un numero intero progressivo da sinistra a destra (numero atomico) riporta il simbolo dell elemento, il peso atomico relativo, e vari parametri chimico-fisici periodici

5 periodi gruppi e periodi gruppi elementi transizione (B)

6 dati dell elemento gruppo IV numero atomico 6 12,011 massa atomica relativa* periodo 2 C 2,5 carbonio 1s 2,2s 2 p 2 elettronegatività * distribuzione elettronica dalla posizione della casella : numero d ordine = numero atomico (Z) -numero protoni ed elettroni- gruppo = numero elettroni di ultimo livello periodo = ultimo livello massa atomica relativa media pesata degli isotopi dell elemento unità di misura: u.m.a. (1/12 isotopo 12 C)

7 i periodi e la rappresentazione di Lewis gli elementi dello stesso periodo stesso livello più esterno lungo un periodo, il carattere metallico si attenua il carattere non metallico si accentua la rappresentazione dell ultimo livello a punti o di Lewis ogni punto = 1 elettrone ogni coppia di punti = un doppietto elettronico (orbitale completo) 4 posizioni per i punti = i 4 orbitali (un s e tre p) I A s 1 II A s 2 III A s 2,p 1 IV A s 2,p 2 V A s 2,p 3 VI A s 2,p 4 VII A s 2,p 5 VIII s 2,p 6 Me nme gas inerti

8 i gruppi elementi dello stesso gruppo stessa configurazione elettronica esterna il numero di un gruppo A = numero di elettroni presenti nell ultimo livello di energia gruppi I, II, III metalli (meno di 4 elettroni) gruppo IV metalloidi (4 elettroni) gruppi V, VI, VII non metalli (più di 4 elettroni) gruppo 0 (VIII) gas nobili o inerti (8 elettroni, escluso lio livello 1 2 elettroni) gruppi B estensione del gruppo II A (con 2 elettroni esterni in orbitale s) : stanno riempiendo gli orbitali d del livello sottostante elementi di transizione

9 riempimento orbitali s e p I A II A lementi di transizione: orbitale 4 s completo, riempiono gli orbitali 3 d IIIA IV A V A VIA VII A 0 lementi con elettroni nell orbitale s del loro periodo lementi con elettroni negli orbitali p del loro periodo

10 riempimento orbitali d periodo riempimento 4 s riempimento 3 d riempimento 4 p

11 proprietà periodiche regole carattere metallico numero di elettroni esterni energia di ionizzazione affinità elettronica elettronegatività raggio atomico raggio ionico temperatura di fusione densità del solido numero di legami le proprietà periodiche variano con continuità da sinistra a destra e dall alto al basso si ripetono simili ogni 8 elementi in successione di numero atomico crescente in ogni periodo, ciascun elemento mostra valori intermedi tra quello che lo precede e quello che lo segue si ripetono con valori simili all interno dei gruppi andamento elettronegatività andamento energia ionizzazione elementi disposti in successione per numero atomico crescente

energia di ionizzazione energia necessaria per allontanare un elettrone (di prima ionizzazione) dall atomo aumenta da sinistra a destra dal basso all alto I metalli, con pochi elettroni

12 energia di ionizzazione energia necessaria per allontanare un elettrone (di prima ionizzazione) dall atomo aumenta da sinistra a destra dal basso all alto I metalli, con pochi elettroni periferici, li perdono facilmente e si trasformano in ioni positivi -cationi- ossia, si ossidano. Mostrano così il livello sottostante penultimo- completo conseguenza metalli non-metalli

Affinità elettronica aumenta Affinità elettronica aumenta affinità elettronica metalli non-metalli energia liberata da un atomo quando acquista un elettrone Aumenta - da sinistra a destra - dal basso

13 Affinità elettronica aumenta Affinità elettronica aumenta affinità elettronica metalli non-metalli energia liberata da un atomo quando acquista un elettrone Aumenta - da sinistra a destra - dal basso all alto I non metalli, con più di 4 elettroni periferici, attirano altri elettroni per completare a 8 l ultimo livello, si riducono e, se riescono a strapparli ad altri atomi con affinità elettronica Minore (i metalli), si trasformano in ioni negativi - anioni -

14 lettronegatività crescente lettronegatività energia con cui un nucleo attrae gli elettroni di legame (L. Pauling, 1932) lettronegatività crescente aumenta - da sinistra a destra - dal basso all alto massima (4): fluoro -in alto a destraminima (0,7): francio -in basso a sinistra-

lettronegatività e legami chimici in un periodo (orizzontale): aumenta da sinistra a destra in un gruppo (verticale) aumenta dal basso verso l alto la

15 lettronegatività e legami chimici in un periodo (orizzontale): aumenta da sinistra a destra in un gruppo (verticale) aumenta dal basso verso l alto la differenza di elettronegatività tra due elementi diversi definisce il tipo di legame chimico che si instaura tra i loro atomi covalente puro covalente polare ionico

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