TAVOLA PERIODICA E PROPRIETÁ PERIODICHE DEGLI ELEMENTI 1. IL SISTEMA PERIODICO MODERNO. UN PO DI STORIA L elenco degli elementi fornito da Lavoisier (1789) era destinato ad allungarsi grazie alle tecniche di analisi e all utilizzazione dei fenomeni elettrolitici per separare le sostanze; dal XIX secolo molti studiosi si prefissero l obiettivo di ordinare gli elementi in raggruppamenti in base a somiglianze di comportamento; Il chimico tedesco J.W. Döbereiner (1780-1849), dal 1817 al 1829 raggruppò gli elementi con proprietà simili in triadi cioè la massa atomica dell elemento centrale, le proprietà fisiche e chimiche risultano intermedie fra quelle dei componenti la triade; il chimico inglese J.A.R. Newlands (1837-96), pubblicò nel 1864 una prima tavola di 36 elementi, disposti secondo la massa atomica crescente e nel 1865 una nuova tavola periodica (The periodic law) di 62 elementi, ripartiti in otto colonne di sette posti ciascuna cioè con proprietà analoghe in ogni riga orizzontale e periodicità in ogni colonna e propose quindi di chiamare questa relazione legge delle ottave;
A.E.B. De Chancourtois nel 1862 propose una classificazione degli elementi disponendoli lungo una spirale in ordine di massa atomica crescente; in tal modo lungo i raggi della spirale venivano a trovarsi elementi che differivano fra loro per 10 unità di massa atomica e presentavano proprietà analoghe; il concetto di spirale è stato ripreso anche da altri chimici ad esempio da E. Stocchi nel 1955; queste classificazioni non ebbero fortuna perché non riuscivano a spiegare la posizione degli elementi di transizione. Meyer e Mendeleev rielaborando le nuove idee su atomi, molecole, massa atomica e massa molecolare proposte alla Conferenza Internazionale di Chimica di Karlsruhe (1860) Il tedesco Meyer in base alla regola della periodicità e la proprietà del volume atomico, pubblicò una prima tavola nel 1864. il russo Mendeleev nel 1869, enunciando la seguente legge le proprietà degli elementi variano con cadenza periodica all aumentare della massa atomica, pubblicò la sua prima tavola periodica in cui dispose gli elementi ordinandoli in righe e colonne secondo il loro peso atomico crescente, e ponendo l uno sotto l altro quelli che mostravano proprietà chimiche e fisiche simili, in modo da formarne dei gruppi, lasciando degli spazi vuoti per elementi non ancora conosciuti, riuscendo così a prevederne l esistenza. Mendeleev nel predisporre il proprio sistema periodico basato sulla massa atomica crescente incontrò alcune difficoltà nel collocare certi elementi; attualmente sappiamo che il vero criterio ordinatore della ripetitività periodica delle proprietà chimico-fisiche degli elementi deve basarsi sul numero atomico Z crescente anziché sulla massa atomica;
il fisico inglese Henry G. Moseley (1887-1915) potè stabilire sperimentalmente che: Le proprietà periodiche degli elementi sono una funzione periodica del loro numero atomico Z (legge periodica). IL PIANO COSTRUTTIVO DELLA TAVOLA PERIODICA la tavola periodica moderna a periodi lunghi è il frutto di numerosi rimaneggiamenti di un piano originale alla luce delle conoscenze che via via si acquisivano sulla struttura atomica degli elementi ed in particolare sulla distribuzione elettronica [la chimica è una disciplina storica]; la tavola periodica si suddivide in: - periodi; - gruppi; PERIODI G R U P P I METALLI ALCALINI METALLI ALCALINO-TERROSI CALCOGENI PNICOGENI ALOGENI G A S N O B I L I
METALLI DI TRANSIZIONE 2. LE PRINCIPALI PROPRIETÁPERIODICHE DEGLI ELEMENTI. LANTANOIDI e ATTINOIDI si definiscono proprietà periodiche degli elementi quelle grandezze caratteristiche di ogni atomo i cui valori variano in maniera regolare, periodica appunto, lungo i periodi e i gruppi della tavola periodica. PRINCIPALI PROPRIETÁ PERIODICHE: 1) RAGGIO ATOMICO; 2) VOLUME ATOMICO; 3) ENERGIA DI IONIZZAZIONE; 4) AFFINITÁ ELETTRONICA; 5) ELETTRONEGATIVITÁ; [non trattata nel capitolo] 6) ; 1) RAGGIO ATOMICO 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.
2) VOLUME ATOMICO il volume atomico V 0 è il volume occupato da 1 mole di atomi dell elemento; il volume atomico (come il raggio atomico) aumenta lungo un gruppo e diminuisce lungo un periodo. SIMBOLOGIA DI LEWIS permette di rappresentare la struttura elettronica dello strato di valenza degli elementi dei gruppi principali. 3) ENERGIA DI IONIZZAZIONE 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.
4) AFFINITÁ ELETTRONICA 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. 5) ELETTRONEGATIVITÁ 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. 3. COME LEGGERE LA TAVOLA PERIODICA DEGLI ELEMENTI.
A seconda delle loro proprietà fisiche e chimiche gli elementi si possono suddividere in: - metalli; - non metalli; - semimetalli; i metalli sono più di 80 e occupano la parte sinistra della tavola periodica; gli elementi metallici sono solidi, duri, lucenti, malleabili, duttili e conducono calore ed elettricità; 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; i metalli di transizione e i lantanidi hanno caratteristiche metalliche; gli attinidi sono elementi artificiali, instabili e radioattivi. i non metalli occupano la parte destra della tavola periodica; le proprietà chimiche dei non metalli dipendono dalla loro capacità di accettare elettroni diventando ioni negativi; i semimetalli presentano sia comportamento metallico che non metallico; i semimetalli si trovano lungo il confine che separa i metalli e i non metalli.