La moderna classificazione periodica degli elementi Descrizione generale della tavola periodica...
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La moderna classificazione periodica degli elementi
Descrizione generale della tavola periodica degli elementi: i gruppi, i periodi e la loro numerazione.
Proprietà generali dei metalli alcalini, alcalino-terrosi, alogeni e gas nobili. I blocchi s , p , d e f .
Carica nucleare efficace, raggio atomico, raggio ionico, energia di ionizzazione, affinità elettronica, elettronegatività e carattere metallico: significato e loro andamento lungo i gruppi e i periodi.
Metalli, non metalli e semi-metalli.
Numerazione gruppi IUPAC Mendeleev , 17 febbraio 1869
La tavola periodica degli elementi (forma a lunghi periodi)
LEGENDA
Li Solidi Cs Liquidi Ar Gas Tc Artificiali
Metalli Alcalini Metalli alcalino terrosi Metalli di Transizione Terre Rare
Altri metalli Gas nobili Alogeni Non metalli
La linea rossa divide i metalli (in basso a sinistra) dai non metalli (in alto a destra)
I(1)
II(2)
III(13)
IV(14)
V(15)
VI(16)
VII(17)
O(18)
(3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) (12)
Gruppi
(3)
(4)
(5)
(6)
(7)
(2)
(1)
Per
iod
i
Numerazione gruppi tradizionale, n° coincide con gli elettroni esterni degli elementi o Numerazione gruppi tradizionale, n° coincide con gli elettroni esterni degli elementi o elettroni di valenza elettroni di valenza
NumerazioneNumerazione(numerazione-IUPAC- Inter. Un. Pure and Appl. Chem)
Moseley ha ordinato gli elementi secondo valori crescenti del numero atomico (Z) TAVOLA PERIODICA.
File orizzontali PERIODI
File verticali GRUPPI
Gli elementi appartenenti allo stesso gruppo hanno strutture elettroniche simili e quindi comportamento chimico simile.
1° periodo piccolissimo periodo
2° e 3° periodo periodi corti o piccoli
4° e 5° periodo lunghi periodi
6° periodo lunghissimo periodo
7° periodo incompleto
Blocco s(ns1, ns2)
Blocco d( (n-1)d10 )
Blocco p(ns2 np1, ns2 np5)
Blocco f( (n-2)f 14)
Gas nobili(ns2 np6)
Metalli alcalini, M+
Metalli alcalino-terrosi, M++
Alogeni, X-
Blocco s e blocco p: elementi tipici o rappresentativi
I II III IV V VI VII 0
Le proprietà periodiche
Carica nucleare efficace (Zeff o Z*)
Dimensioni atomiche (raggio atomico e raggi ionici)
Energia di ionizzazione
Affinità elettronica
Elettronegatività
Carattere metallico
--
Carica nucleare efficace
In un atomo polielettronico gli elettroni più interni esplicano una azione di “schermo” per cui un elettrone risente di una carica Zeff (carica nucleare efficace) minore di Z
H
Li
2+--
He
Carica nucleare efficace
Orbitali di tipo diverso (s, p, d, f, ecc.) appartenenti allo stesso livello n penetrano verso il nucleo in maniera diversa. La capacità di penetrazione varia nell’ordine:
Zeff risulta tanto minore quanto minore è la penetrazione del relativo
orbitale. L’elettrone è energeticamente meno legato al nucleo quanto minore è Zeff e al relativo orbitale corrisponderà una energia maggiore
Proprietà periodiche: CARICA NUCLEARE EFFICACE, Zeff
RAGGIO ATOMICO
Raggio atomico covalente: molecola biatomica, F2
Raggio atomico metallico: cristallo metallico, Al Raggio atomico di Van der Waals: aggregati allo stato solido, He
2 rA
1pm = 0.01Ǻ
Proprietà periodiche: RAGGIO ATOMICO lungo un gruppo
Proprietà periodiche: RAGGIO ATOMICO
PeriodoZeff
Gruppon
Proprietà periodiche: RAGGIO ATOMICO
Ionizzazione: effetto sulle dimensioni atomicheRaggio ionicoRaggio ionico
rNa=1.54 Å, rNa+= 1.02 Å
rAl= 1.43 Å, rAl3+= 0.54 Å
rF=0.71 Å, rF-= 1.33 Å
RAGGIO IONICO
L’energia di ionizzazione
1a ionizzazione
3a ionizzazione
L’energia di ionizzazione
0
E3s
E2p
E2s
E’ion
1eV= 23,053 kcal/mol
1 kcal/mol = 13.7 kJ/mol
Na Na+
E’ion
E’’ion
Ne: [He] 2s2 2p6
Eccezioni: elementi dei gruppi III e VI ( o 13 e 16)Si passa da ns2 np1 a ns2, e da ns2 np4 a ns2 np3
LiNa
K Rb Cs
Z
Elemento
Configurazione elettronica
Energia di ionizzazione (eV)
1
s
2
s p
3
s p
I II III IV V VI VII VIII
HHe
1
2
13.6
24.6 54.4
LiBeBCNOF Ne
22222222
122 – 12 – 22 – 32 – 42 – 52 - 6
5.49.38.3
11.314.513.617.421.6
75.618.225.124.429.635.135.041.1
122.4153.937.947.947.454.962.664.0
217.7259.364.577.577.487.297.2
340.1392.097.9
113.9114.2126.4
489.8551.9138.1157.1157.9
666.8739.1185.1
871.1953.6
NaMgAlSiPSClAr
22222222
2 – 62 – 62 – 62 – 62 – 62 – 62 – 62 – 6
122 – 12 – 22 – 32 – 42 – 52 – 6
5.17.66.08.1
11.010.413.015.8
47.315.018.816.319.723.423.827.6
71.780.128.433.430.235.039.940.9
98.9109.3120.045.151.447.353.559.8
138.6141.2153.8166.765.072.567.875.0
172.4186.9190.4205.1220.488.096.791.3
208.4225.3241.9246.4263.3281.0114.3124.0
264.2266.0285.1303.9309.3328.8348.3143.5
MgMg++++
AlAl++++++
NaNa++
In generale:
quanto più bassa è Eion, tanto più facilmente si può formare uno ione positivo ;
i metalli alcalini sono gli elementi più elettropositivi:
l’elettropositività decresce da sinistra verso destra spostandosi lungo i singoli periodi;
l’elettropositività cresce dall’alto verso il basso entro i singoli gruppi (cioè dall’elemento più leggero al più pesante).
Elemento a più alto valore di energia di ionizzazione: Fluoro (F)
Elemento a più basso valore di energia di ionizzazione: Francio (Fr)
Ad esempio consideriamo il secondo periodo:
N
Eccezioni: elementi dei gruppi II e V ( o 2 e 15)Si passa da ns2 a ns2 np1, e da ns2 np3 a ns2 np4
Eccezioni: elementi dei gruppi II e V (o 2 e 15)
Si passa da una configurazione ns2 a ns2np1 e da ns2 np3 a ns2 np4 rispettivamente, con annullamento della simmetria nella distribuzione di carica elettrica attorno al nucleo
Proprietà periodiche: AFFINITÀ ELETTRONICA
I II III IV V VI VII
H
Li Be B C N O F
Na Mg Al Si P S Cl
K Ca Ga Ge As Se Br
-731
2
3
4
Ee.a.
(KJ/mol)
Periodo
Zeff
Gruppo ra
-60 18 -27 -122 7 -141 -328
-53 21 -43 -134 -72 -200 -349
-48 -2 -29 -120 -78 -195 -325
Interessamento dell’orbitale np di più alta energia – orbitale ns più esterno saturo.
Semisaturazione degli orbitali 2p e 3p rispettivamente.
Proprietà periodiche: AFFINITÀ ELETTRONICA
Elementi meno elettronegativi
Metalli vs. non metalli
METALLI NON METALLI
Buoni conduttori elettrici Cattivi conduttori
Duttili Non duttili
Malleabili Non malleabili
Solidi, alto punto di fusione Solidi, liquidi, gassosi
Buoni conduttori termici Cattivi conduttori termici
Reagiscono con gli acidi Non reagiscono con gli acidi
Danno ossidi basici (CaO, NaOH, NaH, ...)
Danno ossidi acidi (CO2, SO2, H2SO4, HCl,…)
Formano cationi Formano anioni
Formano alogenuri ionici Formano alogenuri covalenti
Ordinare i seguenti elementi in ordine di raggio atomico crescente: Cu, K, Fe, Ge, Se, Sc. Ordinare i seguenti elementi in ordine di energia di 1° ionizzazione decrescente: Sb, P, As, Bi, N. •Ordinare i seguenti elementi in ordine di elettronegatività crescente: Cl, Al, Si, Mg, P. •Scrivere il simbolo chimico degli elementi: rame, fosforo, selenio, argento, osmio, piombo, astato, xeno, radio, cerio, zirconio, bismuto.•Scrivere il nome degli elementi che corrispondono ai seguenti simboli chimici: Rb, Al, Se, Pt, Mo, Sb, Sn, Po, Sc. •Ordinare i seguenti elementi in ordine di dimensioni atomiche (raggio atomico) decrescente: Ga, Tl, Al, B, In.
Esercizi