Chimica Aff Elett

Le propriet periodiche degli elementi..

La Tavola Periodica (o di Mendeleev)

Dimitri MendeleevRusso, 1872

Primo LeviIl Sistema Periodico

Oliver SacksZio Tungsteno

Gli elementi hanno propriet che variano in maniera periodica

Le propriet periodiche

Le propriet degli elementi dipendono dalla loro configurazione elettronica esterna

Anche gli spettri atomici hanno un carattere periodicoAd esempio, i metalli alcalini avendo un solo e- esterno hanno spettri simili a quello di H (n diverse); gli alcalino-terrosi con 2 e- esterni hanno spettri simili a quello dell He.

Tavola periodica degli elementi


I colori indicano i blocchi di elementi per i quali si ha il riempimento dei sottolivelli s , p , d , f


Ogni riga chiamata periodo e ogni colonna chiamata gruppo. La tabella composta da 7 periodi e 18 gruppi.

Ad ogni periodo corrisponde un valore di n (numero quantico principale)


Gli elementi del gruppo 1 si chiamano metalli alcalini

s p d f


Gli elementi del gruppo 2 si chiamano metalli alcalino-terrosi

s p d f


Gli elementi del gruppo 15 si chiamano pnicogeni

s p d f


Gli elementi del gruppo 16 si chiamano calcogeni

s p d f


Gli elementi del gruppo 17 si chiamano alogeni

s p d f


Gli elementi del gruppo 18 si chiamano gas nobili

s p d f


Gli elementi dei gruppi 3-12 si chiamano metalli di transizione

s p d f


Gli elementi che riempiono gli orbitali 4f e 5f si chiamano lantanoidie attinoidi, rispettivamente s p d f

Gli elementi hanno propriet che variano in maniera periodica

Le propriet periodiche

Le propriet degli elementi dipendono dalla loro configurazione elettronica esterna

Alcuni esempi di propriet periodiche degli elementi sono: le dimensioni atomichelenergia di ionizzazionelaffinit elettronicalelettronegativitle propriet metalliche

Anche gli spettri atomici hanno un carattere periodicoAd esempio, i metalli alcalini avendo un solo e- esterno hanno spettri simili a quello di H (n diverse); gli alcalino-terrosi con 2 e- esterni hanno spettri simili a quello dell He.

Propriet periodiche degli elementi:le dimensioni atomiche

Le dimensioni atomiche diminuiscono lungo un periodo

aumentano lungo un gruppoperch ????

I gruppo 17 gruppo

Propriet periodiche degli elementi:

definiamo la carica nucleare effettiva:

Zeff = Z S

come la carica alla quale un elettrone soggetto effettivamente.

essa data dalla differenza tra Z, il numero atomico ovvero il numero di cariche positive presenti nel nucleo, ed S, l effetto di schermo, effetto proporzionale al numero di elettroni interni che schermano, appunto, quelli pi esterni.

Elettroni nello stesso guscio schermano di meno rispetto a quelli di gusci pi interni

Propriet periodiche degli elementi:

I gruppo

scendendo lungo un gruppo, il valore di Zeff non cambia significativamente (perch aumenta Z ma aumenta anche S), mentre aumenta il numero quantico principale (n) relativo agli elettroni di valenza (del guscio pi esterno) e pertanto essi vengono a trovarsi sempre pi distanti dal nucleo: le dimensioni atomiche aumentano


I gruppo 17 gruppo

Procedendo lungo un periodo, n non cambia ma Zeffaumenta: Z aumenta mentre gli elettroni dello stesso guscio hanno un effetto schermante reciproco scarso (S non aumenta molto):gli elettroni esterni subiscono una maggiore attrazione verso il nucleo, e si ha riduzione delle dimensioni atomiche


Li , Z=3

1s22s1

Be, Z=4

1s2 2s2

2e-2e-e- e-

e-

lultimo elettrone dellatomo di Litio dista mediamente 1.5 dal nucleo, i due elettroni pi esterni del Berillio presentano una distanza media dal nucleo di 1.2

carica nucleare effettiva che agisce sullelettrone esterno:Zeff = 3e+ 2e- = e+

carica nucleare effettiva che agiscesui due elettroni esterni:Zeff = 4e+ (2 3)e-

e+< Zeff

La rimozione di un elettrone esterno di un atomo (A) allo stato gassoso comporta una spesa di energia

A (gas) A+ + e-

Lenergia minima che occorre fornire ad un atomo isolato gassoso per sottrargli un elettrone si chiama energia di prima ionizzazione

questa reazione endotermica e il segno della energia di ionizzazione sempre positivo.

Propriet periodiche degli elementi:energia di ionizzazione

la rimozione di un elettrone esterno di un atomo (A) allo stato gassoso comporta una spesa di energia

A (gas) A+ + e-

Lenergia minima che occorre fornire ad un atomo isolato gassoso per sottrargli un elettrone si chiama energia di prima ionizzazione

Lenergia relativa alla reazione:

Si definisce energia di seconda ionizzazione, etc.


A+ (gas) A2+ + e-

E (prima ionizzazione) < E (seconda ionizzazione)

aumenta lungo un periodo

diminuisce lungo un gruppo



Si nota un andamento a zig-zag

I valori pi alti si hanno per i gas nobili (ns2np6), cio particolarmente difficile sottrarre un elettrone a questi elementi

I valori pi bassi si hanno per i metalli alcalini, cio relativamente facile sottrarre un elettrone a questi elementi (ns1)


Tutto landamento a zig-zag pu essere spiegato sulla base della configurazione elettronica dei relativi elementi

Esempio: lenergia di ionizzazione dellazoto pi alta di quella dellossigeno ( pi facile sottrarre un elettrone ad O che ad N) perch.


Nella configurazione elettronica dellossigeno

(2s22p4) due elettroni sono a spin paralleli in una

configurazione meno stabile di quella a spin paralleli

Z=7 Z=8

quando un atomo gassoso cattura un elettrone si parla di affinit

A + e- A-

(gas)(gas)

laffinit elettronica la quantit di energia ceduta o acquistata (a seconda che il processo sia spontaneo oppure no) quando un atomo neutro gassoso acquista un elettrone

Propriet periodiche degli elementi:affinit elettronica

Per convenzione, il segno dellaffinit elettronica si riferisce alla seguente reazione:


A- A + e-

(gas)(gas)

Laffinit elettronica ci dice quanto fortemente si possa legare un elettrone in pi ad un atomo


Alcuni valori, per Z che va da 1 a 20:


le affinit elettroniche sono generalmente positive e aumentano nella tavola periodica da sinistra verso destra (lungo il periodo), assumendo valori alti per gli elementi delle ultime colonne, gas nobili esclusi

le affinit elettroniche tendono a diminuire (pur se irregolarmente) dallalto verso il basso (scendendo lungo un gruppo)



Landamento delle affinit elettroniche sono spiegabili sulla base delle configuazioni elettroniche degli elementi

Ad es. laffinit elettronica del cloro molto alta perch con un elettrone in pi il Cl pu raggiungere la configurazione elettronica del gas nobile che segue, Ar (2s22p6), particolarmente stabile perch presenta tutto il guscio elettronico completo


Atomi diversi nelle molecole hanno diverse tendenze ad attrarre verso di se le coppie di elettroni di legame, questa propriet nota come elettronegativit

Pi un atomo tende ad attrarre verso di se la coppia di elettroni di legame che lo tiene legato ad un altro atomo in un composto, pi si dice che elettronegativo

Lelettronegativit, , di un atomo proporzionale alla sua energia di ionizzazione, Ei, e alla sua affinitelettronica, A

Propriet periodiche degli elementi:lelettronegativit

= k(Ei + A)

Lelettronegativit aumenta nella tavola periodica da sinistra verso destra (lungo il periodo)

Lelettronegativit diminuisce dallalto verso il basso (scendendo lungo un gruppo)


Ei

Ei

Lelettronegativit aumenta nella tavola periodica da sinistra verso destra (lungo il periodo)

Lelettronegativit diminuisce dallalto verso il basso (scendendo lungo un gruppo)


Ei

Ei

notare lassenza dei gas nobili

Propriet periodiche degli elementi:metalli e non metalli

I metalli sono gli elementi pi poveri di elettroni esterni e con pi bassa energia di ionizzazione

I non metalli sono gli elementi pi ricchi di elettroni esterni e con pi alta energia di ionizzazione

metalli non metalli semimetalli

Stati di ossidazione

Reattivit

Stabilit di composti

Tipo di legame

Caratteristiche dei composti formati

(es. ossidi e idruri)

Propriet periodiche degli elementi:altre propriet chimiche

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