La tavola periodica degli elementi nasce dalla necessità da parte dei chimici di
trovare una struttura in cui ordinare gli elementi chimici in base alle loro proprietà.
La prima tavola periodica fu pubblicata nel 1869 dal chimico russo Mendeleev,il
quale trovò che,sistemando gli elementi secondo il loro peso atomico crescente,a
intervalli regolari si ripetevano proprietà simili. Arrivò così a formulare la legge
periodica degli elementi:le proprietà chimiche e fisiche degli elementi variano in
modo periodico con il loro peso atomico.
Mendeleev sistemò gli elementi secondo il peso atomico crescente in righe chiamate
periodi, e quelli con proprietà chimiche simili in colonne verticali chiamate gruppi,
lasciando anche spazi vuoti nella tavola, pensando che gli elementi che dovevano
occuparli non erano ancora stati scoperti.
La tavola di Mendeleev è molto simile a quella che si usa oggi ma ha un gruppo in
più che comprende gli elementi dall'elio (He) fino al radon (Rn),elementi che ai
tempi di Mendeleev non erano ancora stati scoperti.
Nella tavola periodica moderna le proprietà fisiche e chimiche degli elementi variano
in modo periodico secondo il loro numero atomico,infatti lungo i periodi gli elementi
sono collocati secondo il numero atomico crescente e numerati con numeri arabi da 1
a 7,i gruppi sono chiamati famiglie di elementi per la somiglianza che esiste tra i
componenti del gruppo. Le colonne sono divise in gruppi:gruppo A,di cui fanno parte
gli elementi significativi,e gruppi B,posti al centro della tavola,di cui fanno parte gli
elementi di transizione. Separate dalla tavola vi sono due lunghe righe di 14 elementi
ciascuna che costituiscono gli elementi di transizione interna,quelli contenuti nella
prima riga sono detti lantanidi,quelli della seconda riga attinidi.
Gli elementi del primo gruppo sono chiamati metalli alcalini o semplicemente
alcalini;gli elementi del secondo gruppo prendono il nome di metalli alcalinoterrosi;il gruppo 0 contiene invece i gas nobili(in cui 'nobile' sta ad indicare un grado
di reattività molto limitato) che,in ordine di numero atomico crescente,
sono: elio (He), neon (Ne), argo(Ar), cripto (Kr), xeno (Xe), radon (Rn).
I gas nobili sono tutti gas monoatomici, non facilmente liquefacibili, presenti
nell'atmosfera in percentuali varie (l'argo ne costituisce circa il 0,932%).
Dal punto di vista elettronico presentano tutti l'ultimo livello di energia completo
ottenendo così l'ottetto elettronico (a eccezione dell'elio che forma un doppietto con i
suoi due unici elettroni).Chimicamente sono quindi inerti perchè non hanno nessuna
tendenza ad acquistare o a perdere elettroni e quindi a mutare il loro assetto
elettronico già stabile;infine ci sono gli elementi del settimo gruppo, chiamati alogeni
(dal greco ' generatori di sali ')che, a causa della loro elevata reattività,non si
ritrovano in natura allo stato elementare ma soltanto sotto forma di composti.
Comunque la maggior parte degli elementi sono metalli,quegli elementi chimici che
presentano un aspetto lucente e sono buoni conduttori di elettricità e di calore. I
metalli(situati a sinistra della tavola periodica) sono gli elementi chimici più
numerosi (più di 80) e a temperatura ambiente e pressione ambiente sono tutti quanti
solidi tranne il mercurio che è liquido. Sono duttili (si possono ridurre in fili sottili)
e malleabili (si possono ridurre in lamine).
Elementi metallici di uso comune sono l'oro, l'argento, il ferro, il rame, l'alluminio e il
titanio. Molte proprietà chimiche dei metalli dipendono dalla loro tendenza a perdere
facilmente elettroni, tendenza particolarmente spiccata nei metalli alcalini e alcalinoterrosi. Per quanto riguarda le proprietà fisiche esse dipendono dal singolare legame
presente nei metalli che viene appunto chiamato legame metallico.
Gli elementi metallici danno luogo alla serie basica dei composti; infatti reagendo
con l'ossigeno formano gli ossidi basici che, a loro volta reagendo con l'acqua
formano gli idrossidi.
Pochi invece sono i non metalli,quegli elementi chimici che presentano un aspetto opaco e
sono cattivi conduttori di elettricità e di calore. Questi sono situati a destra della tavola periodica
(tranne l'idrogeno che è in alto a sinistra) e presentano caratteristiche fisiche opposte a quelle
dei metalli:a temperatura e pressione ambiente esistono in tutti gli stati di aggregazione della
materia, allo stato gassoso (come l'ossigeno e l'azoto), allo stato liquido (come il
bromo) e allo stato solido (come il carbonio e lo zolfo);sono fragili e hanno
solitamente bassi punti di fusione.
Sono non metalli i seguenti elementi (in ordine di numero atomico crescente):
idrogeno (H), carbonio (C), azoto (N), ossigeno (O), fluoro (F), fosforo (P), zolfo (S),
cloro (Cl), selenio (Se), bromo (Br), iodio (I), astato (At). Fanno parte dei non metalli
anche i gas nobili.
I metalloidi,invece, nella tavola periodica si trovano lungo la diagonale fra il
boro e il polonio e le cui proprietà sono intermedie tra quelle dei metalli e dei
non metalli,sono semiconduttori e si trovano nella parte centrale della tavola
periodica.
La tavola periodica degli elementi ci permette di conoscere:
IL NOME DELL'ELEMENTO
IL SIMBOLO DELL'ELEMENTO
ELETTRONEGATIVITA'
L'ENERGIA DI PRIMA IONIZZAZIONE
LA TEMPERATURA DI FUSIONE
IL NUMERO DI OSSIDAZIONE
LA CONFIGURAZIONE ELETTRONICA
IL NUMERO ATOMICO:si
indica con la lettera Z e rappresenta il numero di
neutroni presenti nell'atomo
IL PESO ATOMICO O MASSA ATOMICA: cioè la massa relativa media degli atomi
di un elemento rispetto agli atomi di carbonio-12 presi come riferimento
Inoltre sulla tavola periodica è possibile determinare l'andamento crescente e
decrescente delle proprietà periodiche degli elementi quali:
Grandezza degli atomi: aumenta dall'alto verso il basso in un gruppo e
diminuisce da sinistra a destra in un periodo
Energia di ionizzazione: è l'energia richiesta per allontanare un elettrone da
un atomo,essa diminuisce dall'alto in basso in un gruppo e aumenta da
sinistra a destra in un periodo
Affinità elettronica:è l'energia necessaria per allontanare un elettrone da uno
ione negativo e corrisponde all'energia rilasciata quando un elettrone è
aggiunto a un atomo neutro per formare lo ione,essa diminuisce dall'alto
verso il basso in un gruppo e aumenta da sinistra verso destra in un periodo
Elettronegatività:è la tendenza di un atomo a ricevere elettroni,diminuisce
dall'alto verso il basso in un gruppo e aumenta da sinistra a destra lungo un
gruppo.
