Valitutti,Falasca, Amadio, Chimica: molecole in movimento © Zanichelli editore 2017

Valitutti, Falasca, Amadio Chimica molecole in movimento Seconda edizione di Esploriamo la chimica.verde 2

Capitolo 9 Il sistema periodico Verso il sistema periodico La moderna tavola periodica Le conseguenze della struttura a strati dell’atomo Le principali famiglie chimiche

Capitolo 9 Il sistema periodico Proprietà atomiche e andamenti periodici Proprietà chimiche e andamenti periodici

1. Verso il sistema periodico Agli inizi dell’Ottocento gli elementi conosciuti erano circa 55 per cui si rese necessaria una classificazione degli elementi. La prima classificazione fu fatta da Newlands che ordinò gli elementi in base alla loro massa atomica crescente.

1. Verso il sistema periodico Nel 1869 Dmitrij Mendeleev ordinò i 63 elementi noti in base a una legge periodica degli elementi e costruì la prima tavola periodica degli elementi.

1. Verso il sistema periodico Nella tavola periodica che Mendeleev pubblicò nel 1871, gli elementi erano ordinati in dodici file orizzontali e otto verticali secondo la massa atomica crescente e altre proprietà chimiche. Non comparivano i gas nobili.

2. La moderna tavola periodica Le proprietà fisiche e chimiche degli elementi appartenenti a una stessa riga variano con gradualità. Gli elementi che hanno proprietà chimiche simili appartengono a una stessa colonna. Lungo le righe nello schema di Mendeleev ci sono degli spazi vuoti.

2. La moderna tavola periodica Nella moderna tavola periodica gli elementi sono ordinati secondo il numero atomico crescente. Le proprietà fisiche e chimiche degli elementi sono una funzione periodica del loro numero atomico: legge della periodicità.

2. La moderna tavola periodica Le strutture elettroniche più esterne degli elementi si ripetono periodicamente dopo aver completato un livello. Ogni colonna è chiamata gruppo perché racchiude elementi con caratteristiche simili.

2. La moderna tavola periodica Il numero e la disposizione degli elettroni sul livello più esterno, simili per gli elementi dello stesso gruppo, determinano la somiglianza delle proprietà chimiche e fisiche degli elementi di un gruppo.

2. La moderna tavola periodica Gli elettroni del livello più esterno sono detti elettroni di valenza. Gli elementi che appartengono allo stesso periodo presentano gli elettroni di valenza allo stesso livello energetico.

2. La moderna tavola periodica Gli elementi della moderna tavola periodica sono 118; la posizione di ciascun elemento sulla tavola dipende dal suo numero atomico (Z); le righe orizzontali formano 7 periodi, ciascuno dei quali indica il livello energetico a cui si trovano gli elettroni di valenza degli elementi che li compongono;

2. La moderna tavola periodica

2. La moderna tavola periodica gli elementi che chiudono i periodi sono i gas nobili, così chiamati per la scarsissima reattività dovuta alla loro configurazione elettronica stabile;

2. La moderna tavola periodica gli elementi verticali formano i gruppi; fra il gruppo II e il gruppo III si trovano gli elementi di transizione; in fondo alla tavola periodica ci sono due file di 14 elementi metallici costituenti le serie dei lantanidi e degli attinidi.

3. Le conseguenze della struttura a strati dell’atomo Gli strati elettronici corrispondono esattamente ai periodi del sistema periodico. Lo strato più esterno, chiamato strato di valenza, è quello che determina il comportamento chimico dell’elemento.

3. Le conseguenze della struttura a strati dell’atomo I simboli di Lewis permettono di rappresentare la struttura elettronica dello strato di valenza degli elementi dei gruppi.

3. Le conseguenze della struttura a strati dell’atomo Il numero di puntini corrisponde al gruppo di appartenenza.

4. Le principali famiglie chimiche Gli elementi che appartengono a uno stesso gruppo della tavola periodica hanno proprietà simili. Tali gruppi sono detti famiglie. L’idrogeno viene staccato dagli elementi del gruppo I perché non è un metallo alcalino.

4. Le principali famiglie chimiche Gli elementi del gruppo I sono chiamati metalli alcalini. Hanno aspetto lucente e sono molto reattivi: perdono facilmente l’unico elettrone di valenza. Gli elementi del gruppo II sono chiamati metalli alcalino-terrosi. Anche loro sono molto reattivi: perdono facilmente i due elettroni di valenza.

4. Le principali famiglie chimiche Al centro del sistema periodico ci sono i metalli di transizione. Gli elementi del gruppo VII sono chiamati alogeni. Gli elementi del gruppo VIII sono chiamati gas nobili.

5. Proprietà atomiche e andamenti periodici Le proprietà degli elementi variano con regolarità lungo la tavola periodica in base alla variazione periodica della configurazione elettronica. Sono proprietà periodiche il raggio atomico, l’energia di ionizzazione, l’affinità elettronica e l’elettronegatività.

5. Proprietà atomiche e andamenti periodici Il raggio atomico è la metà della distanza minima di avvicinamento tra i nuclei di due atomi dello stesso elemento. Si misura in Å (1 Å = 10-10 m). Il raggio atomico aumenta lungo un gruppo e diminuisce lungo un periodo.

5. Proprietà atomiche e andamenti periodici

5. Proprietà atomiche e andamenti periodici I fattori che influenzano il raggio atomico sono due: il numero quantico principale n, che lungo il periodo rimane invariato, ma aumenta scendendo lungo il gruppo; gli elettroni interni che schermano la carica positiva del nucleo.

5. Proprietà atomiche e andamenti periodici L’energia di prima ionizzazione è l’energia necessaria per rimuovere un elettrone da un atomo isolato allo stato gassoso. A(g) + energia  A(g)+ + e-

5. Proprietà atomiche e andamenti periodici L’energia di prima ionizzazione aumenta lungo un periodo e diminuisce lungo un gruppo.

5. Proprietà atomiche e andamenti periodici L’affinità elettronica è l’energia che si libera quando un atomo in fase gassosa cattura un elettrone. A + e-  A- + energia L’affinità elettronica, come l’energia di prima ionizzazione, aumenta lungo un periodo e diminuisce lungo un gruppo.

5. Proprietà atomiche e andamenti periodici L’elettronegatività di un elemento misura la sua tendenza ad attrarre a sé gli elettroni di legame. L’elettronegatività aumenta lungo un periodo e diminuisce lungo un gruppo.

5. Proprietà atomiche e andamenti periodici

6. Proprietà chimiche e andamenti periodici A seconda delle loro proprietà fisiche e chimiche gli elementi si possono suddividere in metalli, non metalli e semimetalli.

6. Proprietà chimiche e andamenti periodici 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.

6. Proprietà chimiche e andamenti periodici 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.

6. Proprietà chimiche e andamenti periodici

6. Proprietà chimiche e andamenti periodici 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. Gli elementi del gruppo VII sono detti alogeni.

6. Proprietà chimiche e andamenti periodici I semimetalli presentano sia comportamento metallico sia non metallico. I semimetalli si trovano lungo il confine che separa i metalli e i non metalli.

6. Proprietà chimiche e andamenti periodici I metalli di transizione e i lantanidi hanno caratteristiche metalliche. Gli attinidi sono elementi artificiali, instabili e radioattivi.