1

1

Le proprietà periodichedegli elementi

2

2

3

Numero atomico

Simbolo

Peso atomico

MetalloSemimetalloNon metallo

Numerazione gruppi IUPAC

1s

2s2p3s3p4s3d4p

5s4d5p6s4f5d6p7s5f6d7p

4

I II III IV V VI VII

0

Numerazione gruppi tradizionale, n° coincide con glielettroni esterni degli elementi o elettroni di valenza

3

5

Moseley ha ordinato gli elementi secondo valori crescenti delnumero atomico (Z) TAVOLA PERIODICA.

File orizzontali PERIODIFile verticali GRUPPI

Gli elementi appartenenti allo stesso gruppo hanno struttureelettroniche simili e comportamento chimico simile. Tutto ciò faritenere che le proprietà degli elementi chimici dipendano daglielettroni più esterni (detti elettroni di valenza).

1° periodo piccolissimo periodo2° e 3° periodo periodi corti o piccoli4° e 5° periodo lunghi periodi6° periodo lunghissimo periodo7° periodo incompleto

6

Classificazione periodica degli elementiBlocco s (ns2) Blocco p (np6)

Blocco d ((n-1)d10)

Blocco f ((n-2)f14)

4

7

1. Carica nucleare efficace (Zeff o Z*)

2. Dimensioni atomiche

3. Energia di ionizzazione

4. Affinità elettronica

5. Elettronegatività

6. Carattere metallico

Le proprietà periodiche

8

Carica nucleare efficace

In un atomo polielettronico gli elettroni più interni esplicano unaazione di “schermo” per cui un elettrone risente di una carica Zeff,detta carica nucleare efficace, minore di Z.

3+--

-

Li

Li: 3 e-

Z = 3Zeff = 1,30

5

9

3+--

-

Li

se gli e– sono nello stesso tipo diorbitale non si schermano fra loro inmodo efficace

se gli e– sono interni evicini al nucleo sono moltoschermanti

4+--

-

Be

-

Lungo un periodo la carica nucleare aumenta

10

Orbitali di tipo diverso (s, p, d, f, ecc.), appartenenti allo stesso livellon, penetrano verso il nucleo in maniera diversa. La capacità dipenetrazione varia nell’ordine:

s > p > d > f

Gusci interni

Na 1s2 2s2 2p6 3s1

Na: 11 e-

Z = 11Zeff = 2,20

Zeff risulta tanto minore quanto minore è la penetrazione del relativoorbitale.L’elettrone è energeticamente meno legato al nucleo quanto minore èZeff e al relativo orbitale corrisponderà una energia maggiore.

6

11H

He

Li Na

Ne Ar

K

Kr Xe

Rb Cs

Periodo

Gruppo

Proprietà periodiche: CARICA NUCLEARE EFFICACE, Zeff

12

RAGGIO ATOMICO

Raggio atomico metallico (es. cristallo metallico Al). Viene definitocome la metà della distanza internucleare tra gli atomi più vicini nelreticolo cristallino.

Raggio atomico covalente (es. molecolabiatomica Cl2). E’ la metà della distanzainternucleare tra due atomi uguali.

r=d/2=99 pm

7

13

Proprietà periodiche: RAGGIO ATOMICO lungo un gruppo

Aumenta nAumenta rA

14

Proprietà periodiche: RAGGIO ATOMICO

PeriodoZeff ↑

Gruppon ↑

8

15

Proprietà periodiche: RAGGIO ATOMICO

1 2 3 4 5 6 7 8Gruppo

Raggioatomico

(pm)

Peri

odo

16

Ionizzazione: effetto sulle dimensioniatomiche

9

17

L’energia di ionizzazione

!++""#" eXX g

E

g

ion

)()(

'

1a ionizzazione

!+++""#" eXX g

Eg

ion 2

)()(

''

2a ionizzazione

−++ +→ eXX gionE

g3

)(

''')(

2

3a ionizzazione

L’energia di prima ionizzazione è l’energia necessaria pertogliere l’elettrone più esterno ad un atomo neutro e isolato.

Per togliere un elettrone adun atomo bisogna semprefornire energia; laionizzazione è un processoendotermico.L’atomo neutro costituiscesempre una situazione diminore energia rispettoallo ione positivo + 1elettrone.

18

L’energia di ionizzazione

E2s

E2p

E3s

0

Na(g) + 5.14 eV → Na+(g) + e-

10

19

Proprietà periodiche: ENERGIA di 1° IONIZZAZIONE

Gruppo n,rA↑

PeriodoZeff ↑

20

Ne [He]2s22p6

F [He]2s22p5 O [He]2s22p4 N [He]2s22p3

C [He]2s22p2

B [He]2s22p1 Be [He]2s2

Li [He]2s1

Proprietà periodiche: ENERGIA di IONIZZAZIONE

11

21

Gruppo

Peri

odo

Energiaionizzazione(kJ mol-1)

Proprietà periodiche: ENERGIA di 1° IONIZZAZIONE

22

Na(g) + 5.14 eV → Na+(g) + e-

Na+(g) + 47.3 eV → Na2+

(g) + e-

E2s

E2p

E3s

Proprietà periodiche: ENERGIA di IONIZZAZIONE

Energia di 1°ionizzazione

Energia di 2°ionizzazione

12

23

L’energia di 1a ionizzazione e superiori

Li Na K Be Mg Ca B Al

0

5000

10000

15000

20000

25000

1a ionizz.

2a ionizz.

3a ionizz.

4a ionizz

E’ion < E’’ion < E’’’ion <…ecc.

24

L’affinità elettronica

1

)()( AEgg EXeX +!"!+##

EAE 1° ordine < O Processo esotermico

22

)()( AEgg EXeX +!"!+###

EAE 2° ordine > O Processo endotermico

L’affinità elettronica è l’energia in gioco nella formazione di unoione negativo da parte di un atomo neutro ed isolato.Viene anche definita come l’energia di legame tra l’elettroneaggiunto e l’atomo.

13

25

Proprietà periodiche: AFFINITÀ ELETTRONICA

I II III IV V VI VII1 H

-73

2 Li Be B C N O F-60 18 -27 -122 7 -141 -328

3 Na Mg Al Si P S Cl -53 21 -43 -134 -72 -200 -349

4 K Ca Ga Ge As Se Br-48 -2 -29 -120 -78 -195 -325

Ea.e.(KJ/mol)

PeriodoZeff ↑

Gruppo rA ↑

26

Elettronegatività: tendenza di un atomo ad attrarre a séelettroni quando forma legami con altri atomi.L’elettronegatività è una proprietà relativa.

GruppoZeff cost

rA ↑

PeriodoZeff ↑rA ↓

Proprietà periodiche: ELETTRONEGATIVITA’

14

27

Proprietà periodiche:ELETTRONEGATIVITA’

Elementi elettropositivi

Elementielettronegativi

3 4

4 5 6 7

8

28

Formano alogenuri covalentiFormano alogenuri ioniciFormano anioniFormano cationiDanno ossidi acidiDanno ossidi basiciNon reagiscono con gli acidiReagiscono con gli acidi

Forti forze attrattive tra nucleo edelettroni esterni

Deboli forze attrattive tra nucleo edelettroni esterni

Cattivi conduttori termiciBuoni conduttori termiciSolidi, liquidi, gassosiSolidi, alto punto di fusioneNon malleabiliMalleabiliNon duttiliDuttiliScarsi conduttori elettriciBuoni conduttori elettrici

NON METALLIMETALLI

15

29

Proprietà periodiche: CARATTERE METALLICO

Conducibilità elettrica bassa ma non nullaProprietà intermedie fra metalli e non metalli

30

Energia di ionizzazioneAffinità elettronicaElettronegatività

Raggio atomicoCarattere metallico

aumenta

aumenta

aumenta

aum

enta