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Costruzione della Tavola Periodica Le proprietà degli elementi dipendono dal numero atomico (Z) E’ possibile organizzare gli elementi per numero atomico crescente E’ possibile individuare elementi con diverso numero atomico che mostrano un comportamento chimico molto simile Mendeleev ebbe il merito di creare una tavola in cui gli elementi aventi comportamento chimico simile sono collocati nella stessa colonna Categorie di elettroni Elettroni interni: sono quelli del gas nobile precedente e in ogni serie di transizione completata. Riempiono i livelli energetici inferiori Elettroni esterni: sono quelli del livello energetico a più alto valore di n Elettroni di valenza: intervengono nelle formazione dei legami. Per i gruppi principali gli elettroni di valenza sono gli elettroni esterni; per gli elementi di transizione intervengono spesso anche elettroni d interni che vengono annoverati tra quelli di valenza Giustificazione delle similitudini di gruppo Gli elementi con proprietà simili sono disposti sulla stessa colonna Le proprietà degli elementi dipendono dagli elettroni di valenza Gli elementi dello stesso gruppo hanno gli elettroni di valenza nello stesso tipo di orbitali Tavola Periodica degli Elementi: Gruppi e Periodi Periodi: Proprietà variabili con continuità Gruppi: Proprietà Chimiche simili Periodi (righe) Gruppi (colonne) Proprietà periodiche degli elementi Le proprietà atomiche degli elementi dipendono dalla loro configurazione elettronica Le proprietà atomiche che variano in maniera ricorrente lungo ciascun periodo e gruppo della tavola periodica sono chiamate proprietà periodiche degli elementi Carica nucleare (Zeff o Z*) Dimensioni atomiche o raggio atomico Energia di ionizzazione Affinità elettronica Elettronegatività Carattere metallico • Reattività • Caratteristiche di legame • Configurazione cristallina • Proprietà acido-base • Densità • ….. Carica nucleare effettiva La carica nucleare effettiva è la carica reale che l’elettrone “sente” dal nucleo positivo La carica nucleare effettiva è la risultante della forza attrattiva esercitata dal nucleo sull’elettrone e le forze repulsive generate dagli elettroni dei gusci più interni Zeff è minore della carica nucleare Zeff aumenta man mano che ci si avvicina al nucleo: ns > np > nd > nf Carica nucleare effettiva Raggio atomico Raggio atomico Lungo un gruppo: aumenta n, aumenta ra Lungo un periodo: aumenta Zeff, diminuisce ra Giustificazione della variazione del raggio atomico lungo un Gruppo La dimensione di un atomo dipende dalla distanza media degli elettroni di valenza dal nucleo Lungo un gruppo il numero di elettroni di valenza si mantiene costante, mentre aumenta il loro livello energetico (aumenta il numero quantico principale) L’aumento di livello energetico corrisponde ad un aumento della distanza media dal nucleo Il raggio atomico aumenta lungo un gruppo Giustificazione della variazione del raggio atomico lungo un Periodo La dimensione di un atomo dipende dalla distanza media degli elettroni di valenza dal nucleo Lungo un periodo il numero di elettroni di valenza aumenta, mentre si mantiene costante il numero quantico principale Il raggio atomico diminuisce lungo un periodo Lungo un periodo la carica nucleare aumenta. L’attrazione del nucleo sugli elettroni di valenza aumenta. Gli elettroni tendono a contrarsi sul nucleo Raggio atomico e carica nucleare effettiva Raggio ionico Il raggio di un catione di un atomo diminuisce Raggio ionico Il raggio di un anione di un atomo aumenta Raggio ionico Gruppo IA della tavola periodica Gruppo IIA della tavola periodica Raggio ionico Gruppo VIIA della tavola periodica Dimensioni degli cationi (a sinistra) e degli atomi (a destra) in pm Energia o potenziale di ionizzazione Energia minima necessaria per togliere un elettrone dall’ultimo livello energetico di un atomo neutro isolato nello stato gassoso A(g) + A (g) + e E’ sempre > 0: nessun elemento isolato ha tendenza a perdere spontaneamente un elettrone, e quindi bisogna spendere energia diminuisce Energia o potenziale di ionizzazione aumenta Lungo un periodo: aumenta Zeff, aumenta il potenziale di ionizzazione Lungo un gruppo: aumenta n, diminuisce il potenziale di ionizzazione Giustificazione della diminuzione dell’Energia di Ionizzazione lungo un gruppo Lungo un gruppo il numero di elettroni di valenza si mantiene costante, mentre aumenta il loro livello energetico (aumenta il numero quantico principale) L’energia di attrazione tra l’elettrone e il nucleo diminuisce L’Energia di ionizzazione diminuisce lungo un gruppo Giustificazione dell’aumento dell’Energia di Ionizzazione lungo un periodo Lungo un periodo la carica nucleare aumenta. Lungo un periodo il numero di elettroni di valenza aumenta, mentre si mantiene costante il numero quantico principale L’attrazione del nucleo sugli elettroni di valenza aumenta. Diminuisce l’energia dell’orbitale L’Energia di Ionizzazione aumenta lungo un periodo Energie di ionizzazione successive Mg 1s22s22p63s2 I ionizzazione Mg+ 1s22s22p63s1 II ionizzazione Mg2+ 1s22s22p63s0 Mg (g) Mg+(g) Mg2+(g) Mg+(g) + e- IE (1) = 738 kJ/mol Mg2+(g) + e- IE (2) = 1451 kJ/mol Mg3+(g) + e- IE (3) = 7733 kJ/mol Affinità elettronica E’ la variazione minima di energia che si ha quando un elettrone viene attratto da un atomo isolato allo stato gassoso L’affinità elettronica aumenta lungo un periodo e diminuisce lungo un gruppo Proprietà Periodiche: Affinità Elettronica Energia connessa con il processo di formazione di uno ione negativo a partire da un atomo gassoso X(g) + e- X-(g) + Ea.e. La maggior parte degli elementi chimici nel formare uno ione negativo cede energia Ea.e. < O Processo esotermico diminuisce aumenta Proprietà metalliche Classificazione degli elementi: Metalli, Non Metalli, Metalloidi Metalli: Elementi con Bassa Energia di Ionizzazione e Bassa Affinità Elettronica Non Metalli: Elementi con Alta Energia di Ionizzazione e Alta Affinità Elettronica Semi - Metalli: Elementi con Alta Affinità Elettronica In natura gli elettroni si conservano Il processo di ionizzazione comporta sempre la formazione di due ioni di segno contrario. Tutti gli atomi tendono a comportarsi come i sistemi meccanici a ridurre la propria Energia Potenziale I metalli formano solo ioni positivi I non metalli formano facilmente Ioni Negativi, ma molto difficilmente ioni positivi. I semi-metalli formano difficilmente ioni Tendono Esercizio Disporre in ordine di dimensioni crescenti i seguenti elementi: Al (Z=13); B (Z=5); C (Z=6); K (Z=19); Na (Z=11) Il raggio atomico decresce lungo un periodo Al < Na C<B Il raggio atomico cresce lungo un gruppo B < Al Na < K C < B < Al < Na <K
