Il sistema periodico degli elementi CAPITOLO Il sistema periodico degli elementi 7 Indice La tavola periodica di Mendeleev La tavola periodica moderna Proprietà periodiche degli elementi I gruppi della tavola periodica I periodi 1

La tavola periodica di Mendeleev 1 CAPITOLO 7. IL SISTEMA PERIODICO DEGLI ELEMENTI La tavola periodica di Mendeleev La tavola periodica fu una delle grandi conquiste della chimica perché razionalizzò le numerose informazioni già note sugli elementi chimici e sui loro composti. Spetta al chimico russo Dmitrij Mendeleev il merito di aver stabilito che esiste una relazione tra le proprietà degli elementi e le masse atomiche. Disponendo gli elementi in ordine di massa atomica crescente, Mendeleev notò che si presentavano proprietà fisiche e chimiche simili ogni otto o diciotto elementi. 2

La tavola periodica di Mendeleev 1 CAPITOLO 7. IL SISTEMA PERIODICO DEGLI ELEMENTI La tavola periodica di Mendeleev Per rispettare tale periodicità, il chimico dispose gli elementi con proprietà simili in colonne verticali. 3

La tavola periodica moderna 2 CAPITOLO 7. IL SISTEMA PERIODICO DEGLI ELEMENTI La tavola periodica moderna La tavola periodica moderna è stata preparata disponendo gli elementi secondo il numero atomico crescente e, quindi, in base al numero di elettroni dell’ultimo livello. Il nome periodico deriva dal fatto che, periodicamente, s’incontrano elementi con proprietà simili. 4

La tavola periodica moderna 2 CAPITOLO 7. IL SISTEMA PERIODICO DEGLI ELEMENTI La tavola periodica moderna Una linea di demarcazione a “gradini” (linea rossa) permette di classificare gli elementi in tre categorie: metalli, non metalli e semimetalli. Ogni riga orizzontale è detta periodo e contiene elementi le cui proprietà variano con continuità. Ogni colonna verticale della tavola è detta gruppo e contiene elementi con proprietà simili. 5

Proprietà periodiche degli elementi 3 CAPITOLO 7. IL SISTEMA PERIODICO DEGLI ELEMENTI Proprietà periodiche degli elementi Il carattere periodico di alcune proprietà fisiche degli elementi riguarda l’energia di 1a ionizzazione, l’affinità elettronica e il raggio atomico. In ogni periodo della tavola periodica si riscontra un comportamento crescente dell’energia di prima ionizzazione. Grafico dell’energia di 1a ionizzazione in funzione del numero atomico per i primi 38 elementi. 6

Proprietà periodiche degli elementi 3 CAPITOLO 7. IL SISTEMA PERIODICO DEGLI ELEMENTI Proprietà periodiche degli elementi Per affinità elettronica di un elemento s’intende la capacità di un atomo isolato allo stato gassoso di acquistare elettroni. Andamento dell’affinità elettronica all’interno della tavola periodica. 7

Proprietà periodiche degli elementi 3 CAPITOLO 7. IL SISTEMA PERIODICO DEGLI ELEMENTI Proprietà periodiche degli elementi I raggi atomici e i raggi ionici in picometri (pm). Anche il raggio atomico varia in modo regolare e periodico con il numero atomico. Il raggio atomico diminuisce con gradualità lungo un periodo da sinistra verso destra, mentre aumenta, nell’ambito di un gruppo, man mano che si scende verso il basso. 8

I gruppi della tavola periodica 4 CAPITOLO 7. IL SISTEMA PERIODICO DEGLI ELEMENTI I gruppi della tavola periodica In ciascun gruppo gli elementi hanno proprietà simili perché hanno lo stesso numero di elettroni nel livello più esterno. Infatti sono gli elettroni del livello esterno, chiamati elettroni di valenza, che partecipano ad una reazione con altri atomi. Come esempio consideriamo gli elementi del gruppo 1A, i metalli alcalini. Le configurazioni elettroniche per Li, Na e K sono: 3Li 1s2 2s1 11Na 1s2 2s2 2p6 3s1 19K 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 9

I gruppi della tavola periodica 4 CAPITOLO 7. IL SISTEMA PERIODICO DEGLI ELEMENTI I gruppi della tavola periodica Gli elementi del gruppo 1A tendono a perdere facilmente l’elettrone più esterno trasformandosi in uno ione con una carica positiva. Ad esempio: 10

I gruppi della tavola periodica 4 CAPITOLO 7. IL SISTEMA PERIODICO DEGLI ELEMENTI I gruppi della tavola periodica Gli elementi del gruppo 7A, gli alogeni (non metalli), hanno sette elettroni nel livello più esterno del tipo ns2 np5. Questi elementi tendono ad acquistare un elettrone trasformandosi in ioni negativi. Atomi o ioni che presentano la stessa configurazione elettronica sono detti isoelettronici. 11

CAPITOLO 7. IL SISTEMA PERIODICO DEGLI ELEMENTI I periodi 5 CAPITOLO 7. IL SISTEMA PERIODICO DEGLI ELEMENTI I periodi Nella tavola periodica si individuano sette periodi. In ciascun periodo ogni elemento ha un elettrone in più rispetto a quello che lo precede, per cui si ha una modificazione delle proprietà che passano con gradualità da un carattere metallico (1A) ad uno non metallico (7A). Na Mg Al Si P S Cl In figura sono rappresentati gli elementi del 3° periodo. Tali elementi mostrano una modificazione delle proprietà. 12