LA TABELLA PERIODICA DEGLI ELEMENTI 1896: il chimico russo Mendeleev, dopo aver osservato che le proprietà degli elementi variano in modo regolare e periodico con il crescere del peso atomico, ordina in tabella gli elementi allora noti in modo tale che gli elementi con proprietà fisiche e chimiche simili si trovassero incolonnati uno sopra l’altro. In realtà le proprietà degli elementi dipendono non dal peso atomico, ma dalla configurazione elettronica esterna (che si riflette nel loro numero atomico).

7 periodi e 18 gruppi serie di transizione (1-4) 1° elemento 3° serie transizione 1° elemento 4° serie transizione

periodo elementi configurazione 2 1s2 8 2s2 2p6 3 8 3s2 3p6 strato esterno completo Ogni elemento di un gruppo ha la stessa configurazione elettronica esterna. In ogni periodo si trovano elementi che hanno gli elettroni più esterni con lo stesso numero quantico principale n. periodo elementi configurazione 2 1s2 8 2s2 2p6 3 8 3s2 3p6 4 18 4s2 3d10 4p6 5 18 5s2 4d10 5p6 6 18+14 6s2 4f14 5d10 6p6 7 12+14 7s2 5f14 6d10

DIMENSIONI ATOMICHE carica nucleare effettiva Zeff = Z – S Z, carica nucleare; S, schermatura elettronica (degli elettroni interni)

andamento delle dimensioni atomiche Lungo un gruppo si ha un aumento delle dimensioni atomiche perché l’aumento dell’attrazione nucleare (> Z) è sopravanzato dalla schermatura degli elettroni degli strati precedenti (> S) e dalla maggiore dimensione degli orbitali.

andamento delle dimensioni atomiche Spostandosi lungo un periodo, aumenta Z e il nucleo attira più fortemente gli elettroni dato che S non varia (gli elettroni dello stesso guscio hanno debole potere schermante). Lungo un periodo le dimensioni atomiche diminuiscono (eccezione gas nobili). Li (Z=3) 1s2 2s1 Be (Z=4) 1s2 2s2

Cationi → le dimensioni diminuiscono rispetto all’atomo neutro perché la diminuzione della repulsione tra elettroni li fa avvicinare al nucleo che li attrae con maggior forza. Anioni → le dimensioni atomiche aumentano rispetto all’atomo neutro perché l’aumento della repulsione elettronica tra elettroni non è bilanciato da un aumento di Z.

Il lavoro (energia) richiesto per allontanare da un atomo allo stato fondamentale gassoso un elettrone del livello più esterno si chiama energia di ionizzazione Ei (kJ mol-1). A → A+ + e- energia di prima ionizzazione Nessun atomo perde spontaneamente un elettrone (Ei > 0). A+ → A2+ + e- energia di seconda ionizzazione A2+ → A3+ + e- energia di terza ionizzazione An+ → A(n+1)+ + e- energia di n ionizzazione E1<E2<E3<En: la rimozione successiva degli elettroni aumenta l’attrazione del nucleo sugli elettroni residui.

Lungo un gruppo, le Ei diminuiscono con l’aumentare di Z (maggiore distanza dell’elettrone dal nucleo e quindi < energia per allontanarlo).

Lungo uno stesso periodo, le Ei aumentano (gli elettroni che si dispongono nello stesso strato sono attratti più fortemente dal nucleo per l’aumento progressivo della carica nucleare). All’aumentare di n si ha una brusca diminuzione di Ei perché l’e- si dispone in un nuovo strato più esterno ed è schermato dagli e- degli strati più interni. Ei e dimensioni atomiche sono inversamente proporzionali.

Le dimensioni atomiche influenzano la forza con la quale gli elettroni più esterni sono legati al nu­cleo. Negli atomi piccoli gli elettroni esterni sono infatti molto vicini al nucleo e ne sono attratti molto fortemente, risulterà quindi, ad esempio, difficile strapparglieli. Negli atomi grandi, invece, essendo gli elettroni esterni più lontani dal nucleo, ne saranno attratti in modo più blando e sarà così più fa­cile strapparli.

Si definisce affinità elettronica (Eae) l'energia (kJ mol-1) che bisogna fornire (e quindi con segno positivo) ad un anione gassoso per strappargli un elettrone (processo endoergonico, non spontaneo): A- + Eae → A + e- La maggior parte degli atomi gassosi* tende spontaneamente ad avere un elettrone in più rispetto a quelli dell’atomo neutro. L'energia necessaria è tanto più alta quanto maggiore è la tendenza dell'atomo a trattenere l'elettrone. *fanno eccezione i gas nobili

Lungo un gruppo l’affinità elettronica diminuisce perché c’è bisogno di minor energia per strappare un elettrone esterno (più distante dal nucleo a causa delle maggiori dimensioni dell’atomo). Lungo un periodo l’affinità elettronica aumenta perché le dimensioni atomiche si riducono e gli elettroni sono quindi maggiormente attratti dal nucleo.

metalli: elementi più poveri di elettroni esterni e con più bassa Ei non metalli: elementi più ricchi di elettroni esterni e con più alta Ei