LA TAVOLA PERIODICA

LA TAVOLA PERIODICA DEGLI ELEMENTI

Alfonso Pennelli, Michele Cri Cri, Luca Mola, Bruno Pignalosa, Simone Mollo

COS'È LA TAVOLA PERIODICA

La tavola periodica è una tabella nella quale si trovano tutti e 118 gli elementi presenti sulla Terra. 92 sono naturali, ai quali si vanno ad aggiungere 26 elementi sintetici, cioè prodotti artificialmente. Le 7 righe orizzontali sono definite periodi e ne esiste una per ogni livello energetico, mentre i gruppi sono le colonne verticali.

LA STORIA DELLA TAVOLA PERIODICA

Era il 6 marzo del 1869 quando il chimico russo Dmitri Mendeleev pubblicava la classificazione di tutti gli elementi conosciuti sulla base del loro peso atomico, il sistema che avrebbe portato alla Tavola periodica degli elementi usata oggi. All'inizio contava 63 elementi, oggi dopo 150 anni è arrivata a ben 118. "E' l'alfabeto che ci permette di parlare con il mondo intorno a noi e che in futuro ci permetterà di costruire farmaci, materiali e metalli nuovi", come prevede il chimico dell'Istituto Italiano di Tecnologia (Iit), Marco De Vivo. La storia della tavola periodica ha in realtà radici ben più profonde. A intuire che ci fossero degli elementi fisici, come il platino, il mercurio e lo zinco, erano stati già alcuni filosofi dell'antichità, come Aristotele, secondo cui la materia era il frutto della combinazione di una o più 'radici', chiamate poi elementi da Platone. Molto tempo dopo, nel 1869, Mendeleev organizzò gli elementi secondo la loro massa atomica, giocando quello che alcuni hanno definito un 'solitario chimico', dove le carte erano le informazioni note sui vari elementi.

CLASSIFICAZIONE DEGLI ELEMENTI

Gli elementi della tavola periodica possono essere suddivisi in tre gruppi principali: metalli, semimetalli e non-metalli. I metalli hanno pochi elettroni nel guscio, hanno bassa energia di ionizzazione, bassa affinità elettronica, bassa elettronegatività e tendono a formare cationi. Sono gli elementi più abbondanti e sono generalmente solidi. Grazie alle loro proprietà sono dei buoni conduttori di corrente e di calore, sono lucenti e malleabili. I non-metalli hanno alta energia di ionizzazione, alta affinità elettronica e alta elettronegatività e formano facilmente anioni. Non sono conduttori termici ed elettrici, non sono lucenti né malleabili. I semimetalli hanno caratteristiche intermedie tra metalli e non-metalli. Si comportano in maniera diversa a seconda dell'atomo con cui si legano. Sono capaci di condurre la corrente elettrica solo in particolari condizioni ed è per questo che sono definiti semiconduttori. L'immagine che segue rappresenta tutti gli elementi della tavola periodica e le loro proprietà: L'ultimo gruppo all'estrema destra è rappresentato dai gas nobili che sono costituiti da atomi con i gusci elettronici completi. Generalmente non sono reattivi e si trovano a varie percentuali nell'atmosfera.

I DATI CHE CI FORNISCE LA TAVOLA PERIODICA

• Il numero atomico (indicato solitamente con Z) corrisponde al numero di protoni contenuti in un nucleo atomico: in un atomo neutro il numero atomico è pari anche al numero di elettroni; in caso contrario si è in presenza di uno ione.
• Gli stati di ossidazione sono numeri assegnati agli ioni che indicano quanti elettroni lo ione ha perso o acquistato rispetto all'elemento allo stato non combinato. Uno stato di ossidazione positivo indica che l'elemento ha perso elettroni, mentre uno stato di ossidazione negativo indica che ha acquistato elettroni. Possono anche essere indicati come numeri di ossidazione.
• La massa atomica (ma) di un atomo è la massa di quel singolo atomo espressa in unità di massa: grammi o chilogrammi. Tuttavia, poiché può assumere valori compresi tra i 10−25 kg e i 10−27 kg, è solitamente espressa in Da (dalton, derivata dal nome di John Dalton) o unità di massa atomica unificata (u.m.a.) definita per convenzione come 1/12 della massa di un singolo atomo di carbonio-12 a riposo.

• Per configurazione elettronica degli elementi si indica la disposizione degli elettroni negli orbitali, sottolivelli e livelli energetici di un atomo.
• L'elettronegatività è una proprietà di tutti gli elementi della tavola periodica ad eccezione dei gas nobili dell'ottavo gruppo ed è la capacità che ha un atomo di attrarre a sè un elettrone.
• Si definisce energia di prima ionizzazione l'energia, espressa in Kcal/mol (o KJ/mol), necessaria ad una mole di atomi allo stato gassoso per trasformarla in una mole di cationi monovalenti (cioè ione con carica positiva +1).

COME SI LEGANO GLI ATOMI

Le righe orizzontali formano 7 periodi, ciascuno dei quali indica il livello energetico a cui si trovano gli elettroni di valenza degli elementi che li compongono. Gli elementi che appartengono allo stesso periodo presentano gli elettroni di valenza allo stesso livello energetico. Ad es. Gli elettroni del perieodo 3 hanno gli elettroni di valenza sul terzo livello.In ciascun perieodo il numero di elettroni di valenza cresce da sinistra a destra e le proprietà cambiano lungo il perieodo.

Gli elementi chimici di uno stesso gruppo presentano una disposizione simile degli elettroni più esterni, detti elettroni di valenza, disposizione che si ripete periodicamente, dopo aver completato un livello energetico, in ogni atomo i gusci possono contenere 8 elettroni, eccetto il primo, che ne può contiene 2. La periodicità, quindi, è dovuta alla struttura elettronica esterna degli elementi.Al numero del gruppo corrisponde il numero degli elettroni di valenza. Valenza: è la capacità di un elemento di formare legami con altri atomi e si valuta in base al numero di elettroni presi, ceduti e messi in comune fra due atomi.