Isabella Zarantonello
Data creazione 04/10/2009 6.59
Relazione di Biochimica
La tavola periodica
Indice
1.
2.
3.
4.
Introduzione
La nascita della tavola periodica
La moderna tavola periodica
la periodicità delle caratteristiche chimiche e fisiche
Bibliografia e sitografia
-
Manuale di “Chimica”, autore M.Bosia, editore Paravia
Wikipedia enciclopedia libera e collegamenti annessi
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Isabella Zarantonello
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Relazione di Biochimica
1 - Introduzione
Gli studi sulla “carica elettrica” hanno portato due fondamentali esiti: una definizione più accurata dell’atomo e
l’ideazione della tavola periodica degli elementi chimici che vengono ordinati secondo il numero atomico Z ((indicato
solitamente con Z , dal tedesco Zahl, e detto anche numero protonico).
2 - La nascita della tavola periodica
I primi tentativi
All’inizio del XVII secolo gli elementi conosciuti erano 63 e si poneva il problema di classificarli.
J.W.Dobereiner aveva scoperto nel 1817 che il peso atomico dello stronzio era circa la media aritmetica dei
pesi atomici del calcio e del bario e i tre elementi presentavano proprietà simili; in seguito individuò altre terne
di elementi che si comportavano nello stesso modo finchè nel 1829 egli propose la teoria delle triadi in cui i tre
elementi di ciascun gruppo differiscono tra loro per la massa atomica crescente, ma dimostrano un
comportamento chimico molto simile. A quel tempo però non si conoscevano bene le masse atomiche degli
elementi. Nel 1860 al 1°Congresso internazionale di chimica di Karlsruhe (Germania) l’italiano Stanislao
Cannizzaro, sfruttando la scoperta di Avogadro delle molecole gassose da cui emergeva una chiara distinzione
tra atomi e molecole, presentò il suo lavoro che conteneva la misura della massa atomica dei vari elementi.
Il primo ad avvicinarsi alla tavola moderna è Mendeleev
Al Congresso era presente anche D.I.Mendeleev che particolarmente colpito dalle parole di
Cannizzaro cominciò a preparare schede dei vari elementi oltre alla massa atomica tutte le altre caratteristiche e
proprietà chimiche osservate. Nel 1864 J.A.R.Newlands sistemando gli elementi allora noti in ordine crescente
di peso atomico scoprì una legge di periodicità secondo cui ogni sette elementi le proprietà chimiche si
ripetevan come accade ai toni della scala musicale e per analogia denominò questa “legge delle ottave”. Nel
1869 Mendeleev pubblicò la prima classificazione razionale degli elementi chimici esposta in una tabella che
da lui prese il nome di tavola periodica.
Durante i vari tentativi di classificare gli elementi in base a qualche loro proprietà ci si era accorti che
elencando gli elementi in ordine di massa atomica crescente gli elementi che avevano le stesse proprietà
chimiche non erano mai vicini ma comparivano nell’elenco a intervalli quasi regolari. Mendeleev che aveva
preparato una scheda per ciascuno degli elementi chimici allora conosciuti sistemò le schede incolonnandole
secondo la massa atomica crescente e affiancandole quando gli elementi presentavano proprietà simili. Tuttavia
egli convinto della periodicità che aveva trovato ritenne più importante come criterio di classificazione
l’analogia delle proprietà chimiche piuttosto che la massa atomica e non esitò a inserire caselle vuote,
ipotizzando che dovessero corrispondere a elementi chimici non ancora conosciuti.
Da dopo Mendeleev sono state apportati degli aggiustamenti e delle precisazioni
Negli anni successivi la tavola di Mendeleev venne più volte modificata e le modifiche apportate
furono principalmente le seguenti:
- sistemazione della massa atomica crescente secondo righe orizzontali dette periodi;
- sistemazione degli elementi aventi proprietà simili in colonne, dette gruppi;
La tavola periodica si articola in gruppi e periodi:
ogni gruppo (colonna della tabella) comprende gli elementi che hanno la stessa configurazione elettronica
esterna (modo in cui gli elettroni si dispongono attorno al nucleo). All'interno di ogni gruppo si trovano
elementi con caratteristiche chimiche simili.
ogni periodo (riga delle tabella) inizia con un elemento il cui atomo ha come configurazione elettronica
esterna un elettrone di tipo s, o ns dove n è il numero quantico principale, e procedendo verso gli atomi
successivi del periodo, il numero atomico Z aumenta di una unità ad ogni passaggio.
Negli anni successivi furono scoperti altri elementi tra cui i gas nobili e la tabella subì ulteriori modifiche.
La suddivisione in gruppi era sempre basata sul tipo di composto con l’ossigeno (ossido) oppure di composto
con l’idrogeno (idruro) che si poteva ottenere. La suddivisione in sottogruppi a e b era basata sulle proprietà
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chimiche. La tabella fu conservata in questa forma per alcuni anni e venno in seguito modificata da Bohr, il
quale comprese che:
-
alcune anomalie riscontrate da Mendeleev relativamente alle masse atomiche erano dovute alla presenza di
isotopi dell’elemento considerato;
l’ordine che rispetta la periodicità delle proprietà chimico-fisiche degli elementi non è quello della massa
atomica, bensì quello del numero atomico crescente che proprio a causa degli isotopi non sempre coincide
con l’andamento della massa atomica.
3 - La moderna tavola periodica
La periodicità degli elementi
Dopo il 1930 la conoscenza della configurazione elettronica degli atomi mise in evidenza che l’ordine degli
elementi secondo la massa atomica utilizzato da Mendeleev nella tavola periodica corrisponde, salvo poche eccezioni,
all’ordine degli elementi secondo il numero atomico e questo fatto spiegava la periodicità delle caratteristiche fisiche e
chimiche.
Il grafico seguente illustra la configurazione elettronica esterna di alcuni elementi
Il periodo in cui un elemento si trova coincide con il numero quantico principale n degli elettroni più esterni.
Il livello elettronico più esterno di un atomo viene chiamato strato di valenza e gli elettroni che si trovano in esso sono
detti elettroni di valenza.
Il gruppo cui appartiene un atomo nella tavola periodica corrisponde al numero degli elettroni di valenza dell’elemento.
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La tavola potrebbe presentarsi oggi anche sotto questa forma secondo Najderek che mette in risalto i periodi:
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La “classica” tavola moderna si può scomporre secondo quest’ordine di lettura:
Come si legge la Tavola
La Tavola si può leggere secondo la configurazione tradizionale o IUPAC. La prima denominazione detta
tradizionale ha i periodi indicati da cifre arabe da 1 a 7 e gruppi di tipo A e B, che sono indicati con cifre romane da I a
VIII in cui il gruppo VIII B è costituito da 3 elementi in ogni periodo. Nel 1871 l’organizzazione scientifica
internazionale IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry) introdusse alcune regole più semplici per la
denominazione dei composti chimici e per la realizzazione della tavola periodica: essa indica i periodi con cifre arabe
da 1 a 7 e i gruppi in successione con cifre arabe da 1 a 18.
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4 - La periodicità delle proprietà chimiche e fisiche degli elementi
Analizzando la tavola orizzontalmente, cioè secondo i periodi, e verticalmente, cioè secondo i gruppi, si nota la
gradualità con cui, procedendo da destra verso sinistra (o viceversa), o dall’alto verso il basso (o viceversa) variano
alcune proprietà degli elementi.
La formazione degli ioni
Regola dell’ottetto: ogni elemento chimico tende a diventare stabile assumendo la configurazione del gas
nobile più vicino in cui è completo lo strato più esterno
Ogni elemento tende a cedere o ad acquistare elettroni da un atomo vicino per raggiungere la configurazione stabile,
cosi facendo non si ha più equilibrio all’interno dell’atomo tra cariche negative e cariche positive e una delle due
prevale: l’atomo si trasforma in ione, la cui carica corrisponde al numero di elettroni acquistati o perduti.
Alcune proprietà
Le proprietà caratteristiche di ciascun elemento che si è riscontrato periodicizzarsi lungo la tavola periodica
sono, principalmente, queste:
-
Affinità elettronica;
Carattere metallico;
Carica nucleare efficace;
Elettronegatività;
Energia di ionizzazione;
Raggio atomico;
Raggio ionico
Raggio atomico è la metà della distanza minima di avvicinamento di due atomi uguali.
Il raggio atomico aumenta procedendo nella tavola periodica dall’alto verso il basso, cioè nei singoli gruppi e
diminuisce procedendo da sinistra verso destra cioè nei singoli periodi.
Il volume atomico è lo spazio occupato da una mole di atomi e corrisponde al rapporto tra la massa atomica
molare e la densità dell’elemento allo stato solido.
Il volume atomico aumenta procedendo nella tavola periodica dall’alto verso il basso e dal centro verso
l’esterno.
Il carattere metallico degli elementi della tavola periodica aumenta procedendo dall’alto verso il basso e da
destra verso sinistra, nelle direzioni opposte aumentano invece le caratteristiche non metalliche.
Il punto di fusione aumenta procedendo nella tavola periodica dall’alto verso il basso e dalle estremità laterali
verso il centro.
L’energia necessaria per strappare un elettrone al proprio atomo si chiama energia di prima ionizzazione.
L’affinità elettronica è l’energia emessa dell’atomo che in fase gassosa cattura un elettrone e misura la sua
tendenza a trasformarsi in ione negativo.
L’energia di prima ionizzazione e l’affinità elettronica aumentano procedendo da sinistra verso destra nella
tavola periodica, ma diminuiscono dall’alto verso il basso.
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