TAVOLA PERIODICA. 118 elementi, di cui 92 presenti in natura

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Sebastiano Grilli
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1 TAVOLA PERIODICA 118 elementi, di cui 92 presenti in natura

2 L ordine della tavola periodica: individuare un criterio per classificare gli elementi!

3 L ordine della tavola periodica: individuare un criterio per classificare gli elementi!

4 Dmitrij Mendeleev ( ): la periodicità degli elementi Le caratteristiche chimico-fisiche degli elementi appartenenti ad una stessa riga variavano in maniera periodica Si ripresentavano simili per gli atomi degli elementi di uno stesso gruppo (ogni otto elementi): per esempio i metalli della I colonna reagiscono tutti violentemente con l acqua Nel 1869 organizzò una TAVOLA degli elementi fino allora noti (63) divisa in: periodi orizzontali lungo i quali le caratteristiche chimico-fisiche si modificano gradualmente, e 8 gruppi verticali nei quali si trovano elementi con caratteristiche chimiche e fisiche molto simili Per giustificare i salti previde l esistenza di nuovi elementi e le loro caratteristiche (es. germanio)

5 Dmitrij Mendeleev ( ): la periodicità degli elementi

Dmitrij Mendeleev (1834-1907): la periodicità degli elementi Alcune intuizioni geniali: 1 - La giusta lunghezza di ogni intervallo: a partire dai rapporti con cui ogni atomo di un elemento si

6 Dmitrij Mendeleev ( ): la periodicità degli elementi Alcune intuizioni geniali: 1 - La giusta lunghezza di ogni intervallo: a partire dai rapporti con cui ogni atomo di un elemento si combinava con H o con O - RH, RH 2, RH 3. - R 2 O, RO, R 2 O 3. 2 Mendeleev immaginò che ci fossero ancora elementi da scoprire e ne previde le proprietà incrociando quelle degli elementi adiacenti. Le sue previsioni furono tutte corrette e ciò diede più valore alla sua legge.

7 TAVOLA PERIODICA MODERNA 1913: Henry Moseley propone come criterio di classificazione il numero atomico degli elementi: La legge della periodicità che governa la tavola periodica: le proprietà chimiche degli atomi (degli elementi) sono una funzione periodica del loro numero Z (atomico). Ma perché gli atomi presentano ciclicamente proprietà simili? Gli atomi di uno stesso Gli atomi di uno stesso gruppo presentano ciclicamente una disposizione simile degli elettroni più esterni

8 TAVOLA PERIODICA MODERNA

9 TAVOLA PERIODICA MODERNA 1913: Henry Moseley propone come criterio di classificazione il numero atomico degli elementi: La legge della periodicità che governa la tavola periodica: le proprietà chimiche degli atomi (degli elementi) sono una funzione periodica del loro numero Z (atomico). I 118 elementi oggi noti sono divisi in 8 gruppi principali (A) 10 gruppi degli elementi di transizione (B) 7 periodi (come i valori che può assumere il numero quantico principale), 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, la massa atomica, vari parametri chimico-fisici periodici

10 gruppi periodi elementi transizione

11 Dati dell elemento gruppo IV Numero atomico periodo ,011 C 2,5 carbonio 1s 2,2s 2 p 2 Massa atomica relativa Elettronegatività Configurazione elettronica Elettroni di valenza = elettr. nel livello energetico più esterno (strato di valenza) numero d ordine = numero atomico (Z) -numero protoni ed elettroni- gruppo = mi dice il numero di elettroni di valenza (A) periodo = mi indica il livello di energia (n) in cui si trovano gli elettroni di valenza massa atomica relativa media pesata degli isotopi dell elemento unità di misura: u.m.a. (1/12 isotopo 12 C) (u.m.a.= 1, grammi)

12 Riempimento orbitali I A II A Elementi di transizione: orbitale 4 s completo, riempiono gli orbitali 3 d (sottolivello più esterno) III A IV A V A VI A VII A VIII A s 3d 4p Elementi con elettroni nell orbitale s del loro periodo Configurazione Ti? Elementi con elettroni negli orbitali p del loro periodo

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

14 I gruppi Elementi dello stesso gruppo stessa configurazione elettronica esterna (stessa struttura di Lewis) Il numero di un gruppo A = numero di elettroni presenti nel livello energetico esterno Affinità delle proprietà chimiche e fisiche Gruppo I metalli alcalini (es. Li, Na, K: reagiscono violentemente con l acqua, bassa densità, bassi punti di fusione, formano ossidi a T ambiente) Xs 1 Gruppo IImetalli alcalino-terrosi (es. Be, Mg, Ca, Sr) Xs 2 Gruppo VII alogeni (F, Cl, Br, I: reagiscono violentemente con l idrogeno) Xs 2 p 5 Gruppo VIII gas nobili o inerti (8 elettroni nello strato di valenza, escluso He che ne ha 2) Xs 2 p 6 Elementi di transizione (con 2 elettroni esterni in orbitale s): stanno riempiendo gli orbitali d del livello sottostante

15 Elemento Che gruppo è? Struttura di Lewis Al III Al P V P O VI O

16 Schema a blocchi della tavola periodica

17 L importanza dei livelli esterni

18 Proprietà periodiche regole numero di elettroni esterni raggio atomico volume atomico carattere metallico energia di ionizzazione affinità elettronica elettronegatività numero di legami andamento elettronegatività 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 energia ionizzazione elementi disposti in successione per numero atomico crescente

Variazione del raggio atomico Raggio atomico: metà della

elemento Volume atomico: spazio occupato da una mole dell

aumento del numero di elettroni di valenza fa contrarre la

19 Variazione del raggio atomico Raggio atomico: metà della distanza minima di avvicinamento tra due atomi dello stesso elemento Volume atomico: spazio occupato da una mole dell elemento Il raggio diminuisce lungo il periodo perché l aumento del numero di elettroni di valenza fa contrarre la nube elettronica. Aumenta lungo il gruppo perché si passa a n successivo

20 Variazione del raggio atomico Raggio atomico: metà della distanza minima di avvicinamento tra due atomi dello stesso elemento Volume atomico: spazio occupato da una mole di atomi dell elemento Il raggio diminuisce lungo il periodo perché l aumento del numero di elettroni di valenza fa contrarre la nube elettronica. Aumenta lungo il gruppo perché si passa a n successivo

dell elemento Il raggio diminuisce lungo il periodo perché l aumento del numero di elettroni

21 Variazione del raggio atomico Raggio atomico: metà della distanza minima di avvicinamento tra due atomi dello stesso elemento Volume atomico: spazio occupato da una mole di atomi dell elemento Il raggio diminuisce lungo il periodo perché l aumento del numero di elettroni di valenza fa contrarre la nube elettronica. Aumenta lungo il gruppo perché si passa a n successivo

22 Energia di ionizzazione Energia necessaria per allontanare un elettrone (di prima ionizzazione) dall atomo isolato aumenta da sinistra a destra (aumenta carica nucleo) dal basso all alto (gli elettroni sono più vicini al nucleo) conseguenza 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 (regola dell ottetto) metalli non-metalli

23 Energia di ionizzazione

24 Fonti video La tavola periodica: Energie di ionizzazione:

25 Energia di ionizzazione

26 Energia di ionizzazione

27 Affinità elettronica aumenta Affinità elettronica Affin nità elettronica aumenta metalli non-metalli Energia liberata da un atomo quando acquista un elettrone 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 Ricorda: la configurazione più stabile è quella con i sottolivelli s e p completi = 8 elettroni nello strato di valenza = regola dell ottetto (gas nobili)

28 Elettronegatività energia con cui un nucleo attrae gli elettroni di legame (L. Pauling, 1932) Elettroneg gatività crescente Elettronegatività crescente Aumenta - da sinistra a destra (cresce il numero dei protoni a parità di azione neutralizzante) - dal basso all alto (più vicino il nucleo) Massima (4): fluoro - in alto a destra - minima (0,7): francio - in basso a sinistra -

29 metalli solidi (escluso mercurio) lucenti (fotoelettricità) duttili (fili) malleabili (lamine) buoni conduttori Tendono a perdere e - ioni + con ossigeno danno ossidi solidi polverosi Classificazione degli elementi in acqua 80 non-metalli 12 fisico calore elettricità chimico gassosi, liquidi, solidi non lucenti non duttili non malleabili cattivi conduttori (eccetto C in forma di grafite o diamante) Tendono ad acquistare e - ioni - con ossigeno danno in acqua ossidi gassosi (anidridi) idrossidi (ph basico) acidi (ph acido)

31 Variazione proprietà metalliche Proprietà non metalliche crescenti Proprietà metalliche crescenti Proprietà non metalliche crescenti Proprietà metalliche crescenti

32 Approfondimento

33 Approfondimento

34 Il caso dell idrogeno (H) Litio (I) Idrogeno (I) Fluoro (VII) Solido a T amb Gas a T amb Gas a T amb Legame metallico Legame covalente Legame covalente H-H F-F 1e - nello strato di valenza 1e - nello strato di valenza 7e - nello strato di valenza Tende a cedere 1e - diventando catione Può sia cedere che acquistare 1e - Tende ad acquistare 1e - diventando anione

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