Tavola periodica e proprietà periodiche

Proprietà periodiche

Le proprietà atomiche degli elementi dipendono dalla loro configurazione elettronica.

Le proprietà atomiche che variano in maniera ricorrente lungo ciascun periodo e gruppo della tavola periodica sono chiamate proprietà periodiche degli elementi.

Energia di prima ionizzazione

Energia minima necessaria per togliere un elettrone ad un atomo neutro isolato gassoso

A A+ + e-

Andamento della energia di prima ionizzazione in funzione

del numero atomico.

Energia di prima ionizzazione

• E’ sempre > 0: nessun elemento isolato ha tendenza a perdere spontaneamente un elettrone, e quindi bisogna spendere energia.

• Lungo un periodo aumenta il numero di protoni nel nucleo e degli e- dello stesso strato: l’energia di ionizzazione aumenta lungo un periodo.

• L’energia di ionizzazione diminuisce scendendo lungo un gruppo perche l’e- è sempre più schermato dal nucleo.

• Esistono configurazioni elettroniche esterne più stabili di altre.

Esistono configurazioni elettroniche esterne più stabili di altre.

1s2

2s2 2p6

3s2 3p6

4s2 4p6

5s2 5p6

2s1 3s14s1

5s16s1

n s1 (n-1) s2 (n-1) p6

Configurazione elettronica del gas nobile precedente

Esistono configurazioni elettroniche esterne più stabili di altre.

2s2 2 p1

3s2 3 p1

n s2 n p1 n s2

2s2

3s2

Esistono configurazioni elettroniche esterne più stabili di altre.

2s2 2p3

3s2 3p3

n s2 n p4 n s2 n p3

2s2 2p4

3s2 3p4

Affinita' elettronica

Energia relativa alla reazione di perdita di un elettrone da parte di ione monoatomico negativo gassoso.

X- X + e-

L’andamento è influenzato dagli stessi parametri operativi per l’energia di prima ionizzazione, anche se in maniera meno regolare (l’affinità elettronica è molto sensibile anche alle repulsioni interelettroniche).

Affinità elettronica

Aumenta lungo un periodo (es. LiF) ma con punti di discontinuità (es. Be).Diminuisce lungo un gruppo (es. Cl—At), con discrepanze fra 2° e 3° periodo (es. F e Cl) dove l’elevata repulsione interelettronica in atomi di piccole dimensioni fa sì che in questi atomi A sia < che in quelli del periodo successivo (O < S; F < Cl)

Affinita' elettronica

X- X + e-

Affinita’ elettronica• Gli atomi della maggior parte degli elementi

hanno affinità elettronica > 0.• Eccezioni:

gas nobili n s2 n p6 (n+1) s1 n s2 n p6

Be & Mg n s2 n p1 n s2

N 2s2 2p4 2 s2 2 p3

Questa è una riprova che ci sono delle configurazioni elettroniche relativamente più stabili delle altre.

Energia di seconda ionizzazione

Li: I ionizz: 2s1 1s2

II ionizz: 1s2 1s1

Be: I ionizz: 2s2 2s1

II ionizz: 2s1 1s2

Li+

Be2+

.Confronto tra gli andamenti dell'affinita' elettronica e delle energie

di I e II ionizzazione nei primi elementi della tabella periodica

Na+

Ne

F-

Dimensioni atomiche

• Le dimensioni di un atomo sono determinate dalla distribuzione degli elettroni intorno al nucleo.

• Non è possibile determinare sperimentalmente le dimensioni di un atomo isolato.

Raggi atomici

J.C. Slater ha proposto un insieme congruente di raggi atomici basandosi sulle distanze tra atomi nelle sostanze elementari e nei composti allo stato solido. I raggi atomici sono stati definiti in modo tale che la somma dei raggi dia le distanze fra i nuclei. Naturalmente il raggio atomico varierà a seconda di come l'atomo in esame interagisce con i suoi vicini, ma la deviazione dal valor medio del raggio atomico e' entro 12 pm.

Raggi atomici (in pm) degli elementi

 

 

 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17  

H25

                                 

Li 145

Be 105

                   B 85

C 70

N 65

O 60

F 50

 

Na 180

Mg 150

                   Al 125

Si 110

P 100

S 100

Cl 100

 

K 220

Ca 180

Sc 160

Ti 140

V 135

Cr 140

Mn 140

Fe 140

Co 135

Ni 135

Cu 135

Zn 135

Ga 130

Ge 125

As 115

Se 115

Br 115

 

Rb 235

Sr 200

Y 180

Zr 155

Nb 145

Mo 145

Tc 135

Ru 130

Rh 135

Pd 140

Ag 160

Cd 155

In 155

Sn 145

Sb 145

Te 140

I 140

 

Cs 260

Ba 215

La * 195

Hf 155

Ta 145

W 135

Re 135

Os 130

Ir 135

Pt 135

Au 135

Hg 150

Tl 190

Pb 180

Bi 160

Po 190

At    -

 

Fr   -

Ra 215

Ac ** 195

                             

1 pm = 1 x 10-12 m

Non definito per gas nobili che hanno pochissima tendenza a formare legami

Variazione del raggio atomico in funzione del numero atomico

L’aumento di Zeff lungo un periodo fa contrarre gli atomi

Raggi atomici

• Le dimensioni atomiche diminuiscono lungo ciascun periodo, nel senso in cui aumentano le interazioni nucleo-elettroni.

• Le dimensioni atomiche aumentano scendendo lungo un gruppo, nel senso in cui le interazioni nucleo-elettroni diminuiscono.

Elementi di transizione

A parte una piccola contrazione all’inizio della serie, gli atomi della stessa serie di transizione hanno più o meno la stessa dimensione.La dimensione è determinata dall’orbitale ns.L’effetto dell’aumento di protoni nel nucleo è bilanciato dall’aumento del numeo di elettroni (n-1)d.

 *Ce 185

Pr 185

Nd 185

Pm 185

Sm 185

Eu 185

Gd 180

Tb 175

Dy 175

Ho 175

Er 175

Tm 175

Yb 175

Lu 175

 **Th 180

Pa 180

U 175

Np 175

Pu 175

Am 175                

Raggi atomici (in pm) di lantanidi e attinidi

Contrazione lantanoidea:Scarso effetto schermante degli orbitali f

La195

Hf155

Confronto tra le dimensioni di atomi neutri e ioni (in pm).

Atomi neutri e ioni

• Quando un atomo perde e- trasformandosi in un catione, si ha diminuzione delle dimensioni, soprattutto quando questo corrisponde alla scomparsa dello strato più esterno.

• Quando l’atomo prende e- per dare un anione, le dimensioni aumentano. Es. alogeni che danno ioni mononegativi raggiungendo la configurazione elettronica del gas nobile successivo.