Tavola periodica e propriet

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Tavola periodica e proprietà periodiche
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Alcune tappe storiche
1789? Lavoisier pubblica una lista di
33 elementi chimici raggruppati in
 gas, metalli, non-metalli e terrosi.
1829?   Döbereine identifica diversi gruppi di
tre elementi presentanti caratteristiche comuni
legge delle triadi.
1866?  Newlands si rende conto che, ordinando
gli elementi in base alla massa atomica (dal più
leggero al più pesante), cambiano man mano le
proprietà chimico-fisiche, ma sembrano ripetersi
ogni 8 legge delle ottave.
1869?  Mendeleev, sviluppando lidea di
Newlands, pubblica una lista in cui gli elementi
aventi proprietà simili sono sistemati in
colonne. Ne risulta, così, una sorta di tabella
(tavola) in cui le colonne, appunto,
rappresentano gruppi (totale 7) di elementi con
caratteristiche simili, mentre ogni riga contiene
elementi con proprietà via via differenti. In
questo modo ci si rende conto che le proprietà
tendono a ripetersi riga dopo riga
periodicamente. La tavola venne perciò fu
definite tavola periodica.
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Lo stesso Mendeleev si accorge che, per
raggruppare gli elementi secondo caratteristiche
simili, non sempre può essere rispettato lordine
di massa atomica. Così, ad esempio, pone
larsenico As nel gruppo di azoto N e fosforo P,
lasciando vuoti due posti, prevedendo lesistenza
di due elementi, allepoca sconosciuti)
Tali elementi furono scoperti alla fine dell800
il gallio e il germanio
Altro esempio è lordine del tellurio Te e dello
Iodio I invertito rispetto alla massa, sempre per
rispettare le caratteristiche.
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1890? I gas nobili  furono inseriti come ottavo
gruppo (ultimo a destra)
1905?   Werner estende la tavola periodica
inserendo nuovi elementi metalli di transizione
, lantanidi e attinidi.
1915?   Moseley (raggi x? numero z) scopre la
corrispondenza tra lordine degli elementi della
tavola periodica e il numero atomico z
1930?  Con le nuove teorie della meccanica
quantistica e i conseguenti studi sulla
configurazione elettronica, si scopre che le
caratteristiche degli elementi dipendono dal
livello più esterno (gli elementi dello stesso
gruppo presentano uguale numero di elettroni
sullultimo livello)
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Tavola periodica attuale
Blocco s
Blocco p
Blocco d
Blocco f
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Proprieta periodiche

• Le proprietà principalmente analizzate da
  Mendeleev (seconda metà dell800) sono
• P. fisiche stato di aggregazione a tambiente,
  tdi fusione e t di ebollizione, conducibilità
  elettrica e termica, malleabilità, duttilità,
  friabilità.
• P. chimiche reattività in presenza di O2, H2 e
  Cl2
• Nei primi decenni del 900 furono aggiunte 4
  grandezze fisiche periodiche molto significative
  energia di ionizzazione, affinità elettronica,
  elettronegatività e raggio atomico

Sempre nel 900 le proprietà periodiche furono
strettamente correlate con configurazione
elettronica degli atomi. Tutte queste grandezze e
proprietà vengono definite periodiche in quanto
variano lungo ciascuna riga (periodo) e tale
variabilità si ripete, nella sostanza, in tutti i
periodi in modo tale che ogni colonna (gruppo)
contiene elementi con proprietà molto simili.
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Grazie alle nuove scoperte e teorie, nonché
tecnologie dei primi decenni del 900, si
studiarono particolari proprietà degli atomi che
si rivelarono fondamentali per la comprensione
del comportamento e delle caratteristiche delle
varie sostanze elementari.
Una, tra queste nuove proprietà indagate, è
la Energia di prima ionizzazione
Energia minima necessaria per estrarre un
elettrone ad un atomo neutro isolato gassoso
(trasformandolo in ione positivo)
A e-
A E.I.
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(No Transcript)
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Andamento dell'energia di prima ionizzazione in
funzione del numero atomico.
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Energia di prima ionizzazione andamento nella
tavola

• E sempre gt 0 nessun elemento isolato ha
  tendenza a perdere spontaneamente un elettrone,
  quindi bisogna fornirgli energia.
• LE.I. aumenta lungo un periodo in quanto,
  aumentando il numero di p nel nucleo e di e-
  intorno ad esso, aumenta proporzionalmente la
  forza di attrazione coulombiana.
• LE.I. diminuisce scendendo lungo un gruppo
  perchè le- più esterno è sempre più lontano,
  quindi ha meno forza coulumbiana ed inoltre è
  più schermato rispetto ai protoni del nucleo da
  parte dei livelli più interni.

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E.I.
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Esistono configurazioni elettroniche esterne più
stabili di altre.
1s2
2s2 2p6
n s1 ? (n-1) s2 (n-1) p6
3s2 3p6
4s2 4p6
5s2 5p6
4s1
3s1
2s1
5s1
6s1
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Affinita' elettronica
Energia scambiata (assorbita o ceduta) quando un
elemento acquista un elettrone (ovvero si
trasforma iun ione negativo)
X e-
X- energia
oppure
X-
X energia e-
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Affinità elettronica
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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.

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Raggi atomici
J.C. Slater ha calcolato il raggio atomico di
moltissimi elementi 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 sia
pari alla distanza fra i nuclei. Naturalmente il
raggio atomico variera' a seconda di come l'atomo
in esame interagisce con i suoi vicini, ma la
deviazione dal valore medio del raggio atomico e'
entro 12 picometri.
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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.

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Raggio atomico
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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 latomo prende e- per dare un anione, le
  dimensioni aumentano. Es. alogeni che danno ioni
  mononegativi raggiungendo la configurazione
  elettronica del gas nobile successivo.

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Elettronegatività
E un parametro non misurabile con strumenti, ma
calcolabile in vari modi ed indica la tendenza di
un atomo di attrarre gli elettroni di legame in
uno specifico legame chimico. Tra i vari modi,
citiamo quello di Pauling (più utilizzato),
basato su misurazioni di energie coinvolte nei
vari legami e quello (meno utilizzato, ma più
semplice) di Mulliken, che si ottiene
semplicemente come semisomma delle energia di
ionizzazione e dellaffinità elettronica
Conoscere le elettronegatività degli atomi mi
serve per conoscere e comprendere diverse
proprietà delle sostanze, ad esempio, la polarità
e la percentuale di ionizzazione di un
determinato composto, la sua solubilità in
determinati solventi, la sua reattività, la
possibilità di un determinato atomo di combinarsi
con determinati altri ecc.