Quinta unità didattica Tavola periodica
Storia della Tavola periodica Il primo tentativo di ordinare gli elementi conosciuti si deve a Wolfgang Dobereiner nella prima metà dell Ottocento: egli rilevò che a gruppi di tre (triadi) presentavano notevoli somiglianze. In particolare ipotizzò che la massa atomica dell elemento centrale della triade potesse essere la media aritmetica delle masse atomiche degli altri due elementi.
Storia della Tavola periodica Dopo il 1860, John Newlands enunciò la legge delle ottave, secondo la quale dopo una serie di 7 elementi l ottavo presenta proprietà simili al primo elemento della serie precedente. John Newlands
Storia della Tavola periodica Nel 1869 Dmitrij Mendeleev ordinò i 63 elementi noti in base alla massa atomica crescente, e costruì la prima tavola periodica degli elementi. Mendeleev determinò anche la legge della periodicità attraverso la quale poté prevedere le proprietà di elementi ancora sconosciuti e scoperti anni dopo.
Storia della Tavola periodica Nella tavola periodica che Mendeleev pubblicò nel 1871, gli elementi erano ordinati in dodici file orizzontali e otto verticali secondo la massa atomica crescente. Non comparivano i gas nobili. Prima tavola periodica Prima tavola periodica schema ordinato
Storia della Tavola periodica Mendeleev notò che gli elementi classificati presentavano proprietà simili periodicamente ( proprietà periodiche) per tale motivo li ordinò in colonne e righe (non tutte della stessa lunghezza). Inoltre ebbe l intuizione di lasciare spazi vuoti per gli elementi ancora da scoprire
Storia della Tavola periodica Successivamente nel 1914, il fisico inglese Moseley intuì che la periodicità delle proprietà chimiche degli elementi non dipendeva dalla massa atomica ma dal numero atomico, ovvero il numero di elettroni e protoni presenti in ciascun elemento( che corrispondeva al numero d ordine degli elementi sulla tavola usato da Mendeleev) Con il tempo si capì, grazie al chimico svizzero A.Werner, che le proprietà periodiche degli elementi erano legate agli elettroni esterni (configurazione esterna) situati nel livello di valenza
Tavola periodica attuale La tavola periodica si può suddividere in blocchi che corrispondono al riempimento degli orbitali da parte degli elettroni di valenza. Nella tavola attuale sono distinguibili 4 blocchi corrispondenti ai tipi di orbitali(s,p,d,f). Ogni blocco ha tante colonne(gruppi) quanti sono gli elettroni che possono essere ospitati nel sottolivello (2 in s, 6 in p, 10 in d, 14 in f)
Tavola periodica attuale
Tavola periodica attuale periodi E suddivisa in 7 righe dette periodi e 18 colonne sono sette righe di diversa lunghezza tanti quanti sono i livelli energetici in condizione non eccitate Nel primo periodo compaiono solo 2 elementi Nel secondo e terzo periodo 8 elementi Nel quarto e quinto periodo 18 elementi Nel sesto e settimo 32 elementi
Tavola periodica attuale gruppi Corrispondono alle colonne e vanno da 1 a 18 ( nella classificazione più moderna) o da 1 a 8 A e da 1 a 8 B (nella classificazione tradizionale). Il gruppo 8B è costituito da tre colonne, pertanto il numero dei gruppi è di 16 mentre le colonne sono 18.
Tavola periodica attuale gruppi Da sinistra a destra distinguiamo : Gruppo 1(1A): detto dei metalli alcalini, hanno proprietà fortemente metallica( a parte H) e tendono a cedere 1 e-. Gruppo 2 (2A): detto dei metalli alcalini-terrosi, tendono a cedere 2 e- I gruppi da 3 a 12 (gruppi di tipo B): contengono gli elementi di transizione, elementi metallici. Il gruppo 11( 1B) è detto dei metalli nobili. Il 13 (3A): contiene un solo non metallo (B) mentre gli altri sono metalli. Tendono a cedere 3e- Il gruppo 14(4A): contiene il C e Si (non metalli e semimetalli) e Sn e Pb ( metalli), tendono a cedere o acquistare 2 o 4 e- Il gruppo 15(5A): contiene N, P, As e Sb (non metalli e semimetalli) e solo Bi come metallo. Tendono a cedere da 1 a 5 e- o acquistare 3 e- Il gruppo 16 (6A): contiene O, S, ecc, tutti non metalli e due semimetalli. Tendono a cedere da 2 fino a 6 e- ed acquistarne 2 Il gruppo 17 (7A): detto degli alogeni, tutti non metalli tranne At. Tendono a cedere da 1 a 7 e- ed acquistarne 1. Il 18 gruppo ( 8A): detto dei gas nobili, è costituito solo da non metalli gassosi. Non hanno tendenza ne a cedere e ne ad acquistare elettroni.
Tavola periodica attuale Gli elementi presenti nella tavola sono 118(almeno ad oggi), di cui in gran parte naturali e gli altri di sintesi Sono in massima parte, a temperatura ambiente e pressione atmosferica, solidi. Quelli liquidi sono: Hg e Br, mentre i gassosi sono: H, N, O, Cl, F e tutti i gas nobili. In gran parte sono metalli, gli altri non metalli e pochi semimetalli. I metalli si trovano, nella tavola, a sinistra e sono divisi dai non metalli da una scaletta. I semimetalli si trovano adiacenti alla scaletta
Metalli e sue proprietà Le proprietà tipiche dei metalli sono: durezza, lucentezza, duttilità, malleabilità e sono buoni conduttore di corrente elettrica e di calore. Presentano un legame caratteristico chiamato legame metallico che conferisce loro tutte le proprietà sopra elencate Tendono a cedere elettroni e formare composti basici(ph maggiore di 7)
Metalli e sue proprietà Le proprietà chimiche dei metalli dipendono dalla loro tendenza a perdere elettroni diventando ioni positivi. Le proprietà fisiche dei metalli dipendono dal tipo di legame tra gli atomi.
Non Metalli e semimetalli I non metalli presentano proprietà opposte ai non metalli, mentre i semimetalli hanno proprietà intermedie tra metalli e non metalli Ad esempio il silicio, un semimetallo, chimicamente si comporta come i metalli cedendo spesso elettroni, però non conduce bene il calore ed è un semiconduttore elettrico, cioè conduce l energia elettrica in maniera intermedia rispetto ai metalli e ai non metalli
Proprietà periodiche degli elementi Raggio atomico e volume atomico Energia di ionizzazione Affinità elettronica Elettronegatività
Proprietà periodiche degli elementi Il raggio atomico (Å) è la metà della distanza minima di avvicinamento tra due atomi dello stesso elemento. Il raggio atomico aumenta lungo un gruppo e diminuisce lungo un periodo.
Proprietà periodiche degli elementi L energia di prima ionizzazione (kj/mol) è l energia necessaria per rimuovere un elettrone da un atomo isolato. L energia di prima ionizzazione aumenta lungo un periodo e diminuisce lungo un gruppo.
energia di prima ionizzazione andamento
Proprietà periodiche degli elementi L affinità elettronica è l energia che si libera quando un atomo in fase gassosa cattura un elettrone. L affinità elettronica, come l energia di prima ionizzazione, aumenta lungo un periodo e diminuisce lungo un gruppo.
Proprietà periodiche degli elementi L elettronegatività di un elemento misura la sua tendenza ad attrarre gli elettroni di legame da un altro elemento. L elettronegatività aumenta lungo un periodo, e diminuisce lungo un gruppo.