Tavola periodica degli
Elementi
Capitolo 9
Il sistema periodico
1.
La classificazione degli elementi
2.
Il sistema periodico di Mendeleev
3.
La moderna tavola periodica
4.
I simboli di Lewis
5.
Le proprietà periodiche
6.
Metalli, non metalli e semimetalli
7.
Gli elementi della vita
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Le idee della chimica
Il primo tentativo di ordinare gli elementi
1. La classificazione degli elementi
conosciuti si deve a Wolfgang Dobereiner nella
prima metà dell’Ottocento: egli rilevò che a gruppi
di tre (triadi) presentavano notevoli somiglianze.
In particolare ipotizzò che la massa atomica
dell’elemento centrale della triade potesse essere
la media aritmetica delle masse atomiche degli
altri due elementi.
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1. La classificazione degli elementi
Nel 1860 Cannizzaro risolse il problema delle
masse atomiche e, in seguito, John Newlands
enunciò la legge delle ottave, secondo la quale
dopo una serie di 7 elementi l’ottavo presenta
proprietà simili al primo elemento della serie
precedente.
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2. Il sistema periodico di Mendeleev
Nel 1869 Dmitrij Mendeleev
ordinò i 63 elementi noti in
base alla massa atomica
crescente, e costruì la prima
tavola periodica degli
elementi.
Mendeleev determinò anche
la legge della periodicità
attraverso la quale poté
prevedere le proprietà di
elementi ancora sconosciuti e
scoperti anni dopo.
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Mendeleev's 1871 periodic table.
2. Il sistema periodico di Mendeleev
Nella tavola periodica che Mendeleev pubblicò nel
1871, gli elementi erano ordinati in dodici file
orizzontali e otto verticali secondo la massa
atomica crescente. Non comparivano i gas nobili.
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3. La moderna tavola periodica
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3. 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 proprietà chimiche e fisiche degli elementi sono
una funzione periodica del loro numero atomico.
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3. La moderna tavola periodica
Le righe orizzontali formano 7 periodi.
Le proprietà fisiche e chimiche degli elementi
appartenenti a una stessa riga (periodo) variano
con gradualità.
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3. La moderna tavola periodica
Gli elementi verticali formano i gruppi. Gli
elementi che hanno proprietà chimiche simili
appartengono a una stesso gruppo.
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2. Il sistema periodico di Mendeleev
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.
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Gli
del
livello
più esterno sono detti
3. elettroni
La moderna
tavola
periodica
elettroni di valenza.
Gli elementi che appartengono allo stesso periodo
presentano gli elettroni di valenza allo stesso
livello energetico.
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3. La moderna tavola periodica
Gli elementi di uno stesso gruppo presentano
una disposizione simile degli elettroni più
esterni. Elementi di uno stesso gruppo
presentano proprietà chimiche simili.
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elettroni di valenza
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4. I simboli di Lewis
La struttura di Lewis permette di rappresentare
la struttura elettronica dello strato di valenza degli
elementi dei gruppi principali.
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3. La moderna tavola periodica
La tavola periodica si
può suddividere in
blocchi che
corrispondono al
riempimento degli
orbitali da parte degli
elettroni di valenza.
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5. Le proprietà periodiche degli elementi
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.
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Le idee della chimica
Raggio atomico
• Il raggio atomico è la metà della distanza
minima di avvicinamento tra due atomi dello
stesso elemento.
• Il raggio atomico aumenta lungo un gruppo e
diminuisce lungo un periodo.
5. Le proprietà periodiche degli elementi
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Le idee della chimica
Energia di prima ionizzazione
L’energia
di prima
ionizzazione
5. Le proprietà
periodiche
degli elementi(kJ/mol) è
l’energia necessaria per rimuovere un elettrone da
un atomo isolato.
L’energia di prima ionizzazione aumenta lungo un
periodo e diminuisce lungo un gruppo.
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Affinità elettronica
5. Le proprietà periodiche degli elementi
L’affinità elettronica è l’energia che si libera
quando un atomo in fase gassosa cattura un
elettrone.
L’affinità elettronica, come l’energia di prima
ionizzazione, aumenta lungo un periodo e
diminuisce lungo un gruppo.
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Le idee della chimica
elettronegatività
L’elettronegatività
di un
elemento
5. Le proprietà periodiche
degli
elementi misura la sua
tendenza ad attrarre gli elettroni di legame da un
altro elemento.
L’elettronegatività aumenta lungo un periodo, e
diminuisce lungo un gruppo.
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6. Metalli, non metalli e semimetalli
A seconda delle loro proprietà fisiche e chimiche
gli elementi si possono suddividere in metalli,
non metalli e semimetalli.
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Le idee della chimica
6. Metalli, non metalli e semimetalli
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.
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Le idee della chimica
6. Metalli, non metalli e semimetalli
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.
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litio (Li), sodio (Na), potassio (K), rubidio (Rb), cesio (Cs), francio (Fr).
gruppo I A metalli alcalini
• http://www.youtube.com/watch?v=uixxJtJPVXk
• Questi elementi sono in natura rari allo stato
elementare, infatti data la loro configurazione elettrica
sono molto reattivi, reattività che aumenta
discendendo il gruppo.
• Reagiscono violentemente con molte sostanze, ad
esempio con l’acqua.
• In natura si presentano comunemente sotto forma di
composti con altri elementi (ossidi e sali).
• Allo stato elementare sono metalli molto teneri,
duttili, malleabili e con densità e punto di fusione
molto bassa.
berillio (Be), magnesio (Mg), calcio (Ca), stronzio (Sr), bario (Ba), radio (Ra).
gruppo II A metalli alcalino-terrosi
• http://www.youtube.com/watch?v=2EBcHvU4xPA&f
eature=player_embedded
• Anche i metalli alcalino-terrosi sono molto reattivi,
sebbene meno degli alcalini. Tendono a perdere con
facilità gli elettroni di valenza, formando i
corrispondenti ioni bivalenti positivi (n.o. = +2).
• Data la loro reattività in natura sono presenti sotto
forma di composti. Il magnesio e il calcio sono i più
diffusi nella crosta terrestre. Hanno maggiore
durezza, punto di fusione più alto e densità maggiore
rispetto ai metalli alcalini.
Metalli di transizione
• http://www.youtube.com/watch?v=RZRVfjTRWes&fe
ature=player_embedded
• http://www.youtube.com/watch?v=SYWh4czrGM&feature=player_embedded
• http://www.youtube.com/watch?v=VE8GPMFhANs&
feature=player_embedded
Metalli di transizione
• I metalli di transizione comprendono tutti gli elementi
con orbite interne non complete di elettroni.
• Eccetto il mercurio che è liquido, sono tutti solidi ad
elevato punto di fusione e di ebollizione, di elevata
durezza, buoni conduttori del calore e dell'elettricità,
non particolarmente reattivi (alcuni di essi, come
l'oro, l'argento, il platino, il rame sono detti metalli
nobili per la scarsa tendenza a combinarsi con gli altri
elementi), formano composti di vario colore e
potendo formare legami sia con gli elettroni
dell'ultimo che del penultimo livello possono avere
vari numeri d'ossidazione.
6. Metalli, non metalli e semimetalli
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.
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I 6.
semimetalli
presentano
sia comportamento
Metalli, non metalli
e semimetalli
metallico che non metallico.
I semimetalli si trovano lungo il confine che
separa i metalli e i non metalli.
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fluoro (F), cloro (Cl), bromo (Br), iodio (I), astato (At)
VII A alogeni
• http://www.youtube.com/watch?v=awIm9ZpOrxI&fe
ature=player_embedded
• Non metalli, tendono ad acquistare un elettrone
formando ioni monovalenti negativi.
• Allo stato elementare sono tutti presenti come
molecole biatomiche, ed a temperatura ambiente, il
fluoro e il cloro sono gas, il bromo è liquido mentre
lo iodio e l'astato sono solidi.
• Gli alogeni sono molto reattivi e la reattività è
massima nel fluoro, per decrescere gradualmente
fino allo iodio: si combinano con i metalli per dare i
sali corrispondenti (alogeni significa generatori di
sali).
elio (He), neo (Ne), argo (Ar), cripto (Kr), xeno (Xe) e rado (Rn)
gas nobili
Gli elementi che
chiudono i periodi
sono i gas nobili, così
chiamati per la
scarsissima reattività
dovuta alla loro
configurazione
elettronica stabile.
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Le idee della chimica
elementi di transizione interna
I lantanidi hanno caratteristiche metalliche simili
ai metalli di transizione
Gli attinidi sono elementi instabili e radioattivi,
molti sono artificiali.
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7. Gli elementi della vita
I più importanti
elementi indispensabili
per il funzionamento
dell’organismo umano
sono ossigeno,
carbonio, idrogeno,
azoto e calcio.
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