6 MARZO 1861: Dimitrj Mendeleev presenta la tavola periodica degli elementi

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La tavola periodica degli elementi (o semplicemente tavola periodica) è lo schema con il quale vengono ordinati gli elementi chimici sulla base del loro numero atomico Z e del numero di elettroni presenti nell’orbitale atomico più energetico. La tavola periodica degli elementi è stata ideata dal chimico russo Dmitrij Mendeleev nel 1869, contemporaneamente ed indipendentemente dal chimico tedesco Julius Lothar Meyer (1830 – 1895), inizialmente contava numerosi spazi vuoti, previsti per gli elementi che sarebbero stati scoperti in futuro, alcuni nella seconda metà del Novecento. La tavola periodica di Mendeleev, che è la prima versione e anche quella attualmente più utilizzata, è la tavola periodica per antonomasia, per cui nel continuo della trattazione parlando di “tavola periodica” si farà riferimento alla tavola periodica di Mendeleev, salvo dove venga esplicitamente indicato il contrario. La Tavola periodica comprende tutti gli elementi chimici conosciuti, naturali e artificiali. Il primo tentativo di classificazione degli elementi chimici venne fatto nel 1787 dal padre della chimica moderna, Lavoisier (1743-1794), che elencò i 33 elementi allora conosciuti con le loro caratteristiche. Ma la prima Tavola periodica venne proposta da Dimitri Ivanovich Mendeleev (1834-1907) che ordinò glii elementi conosciuti fino ad allora, arrivati a 63, in base al numero di massa crescente. Oggi sappiamo che il numero di massa è dato dalla somma del numero di protoni più quello dei neutroni. Mendeleev si accorse che alcuni elementi seguivano una periodicità, perciò li ordinò in una tabella con righe e colonne. In alcuni casi, per fare in modo che nelle stesse colonne vi fossero elementi con caratteristiche simili, lasciò caselle vuote e previde l’esistenza di altri elementi chimici che non erano stati scoperti e che avrebbero occupato quelle caselle e che avrebbero avuto determinate caratteristiche. Fu un’idea geniale, mentre già altri avevano organizzato gli elementi in ordine crescente di massa atomica, ad esempio il chimico tedesco Julius Lothar Meyer (1830-1895). A mano a mano furono scoperti i nuovi elementi previsti da Mendeleev ai quali se ne aggiunsero anche altri. Però l’ordine degli elementi in base al numero di massa presentava alcune incongruenze e nel 1913 Henry Moseley (1887-1915) dimostrò che tra un elemento e l’altro aumentava gradualmente anche un’altra grandezza, chiamata numero atomico da Ernest Rutherford (1871-1937) nel 1920. Perciò da allora gli elementi furono ordinati in base al loro numero atomico crescente. Il numero atomico corrisponde al numero di protoni presenti nel nucleo e, se l’atomo è elettricamente neutro, anche al numero di elettroni, esterni al nucleo. Quindi il numero atomico indica la posizione che l’elemento ha nella Tavola periodica. Nella Tavola, le righe prendono il nome di periodi, le colonne sono i gruppi. In ogni gruppo gli elementi che ne fanno parte hanno proprietà chimiche simili. All’interno di uno stesso periodo invece le proprietà chimiche dei vari elementi cambiano moltissimo. Quindi queste proprietà degli elementi non dipendono dal numero totale di elettroni ma dalla configurazione elettronica esterna. In tutto abbiamo 7 periodi e VIII gruppi principali o, se consideriamo i sottogruppi, 18 gruppi. A parte l’idrogeno che può essere considerato a parte, nella Tavola possiamo distinguere quattro “zone” fondamentali. Una zona ampia a sinistra costituita dagli elementi metallici, comprende gli elementi dei primi gruppi, quelli di transizione e alcuni elementi degli altri gruppi. Tutti i metalli, perciò la maggioranza degli elementi, hanno una bassa energia di ionizzazione cioè gli elettroni possono essere spostati facilmente da una parte all’altra del corpo, pertanto sono buoni conduttori di calore e elettricità. Una piccola zona, si estende obliquamente a destra dei metalli e comprende gli elementi Boro, Silicio, Germanio, Arsenico, Antimonio, Tellurio, Polonio e Astato, ha caratteristiche intermedie tra quelle dei metalli e quelle dei non metalli perciò questi elementi sono detti semimetalli. I non metalli invece si trovano a destra di questa zona obliqua e comprendono gli elementi Carbonio, Azoto, Ossigeno, Fluoro, Fosforo, Zolfo, Cloro, Selenio, Bromo e Iodio. Si tratta di elementi che hanno un’alta energia di ionizzazione, gli atomi tengono legati fortemente i loro elettroni e non sono conduttori di calore ed elettricità. L’ultimo gruppo, l’VIII, è costituito da non metalli che hanno caratteristiche proprie: sono molto stabili, formano difficilmente composti perché hanno una scarsissima reattività chimica, perciò sono chiamati gas nobili. Questi elementi hanno la configurazione elettronica esterna completa: con due elettroni nel caso dell’Elio e otto elettroni nel Neon, Argon, Kripton, Xenon e Radon. In ogni casella della Tavola è indicato il simbolo chimico dell’elemento, sopra un numero che è il numero atomico Z e in basso un numero decimale che rappresenta la massa atomica media A dell’elemento. Per quanto riguarda lo stato fisico degli elementi, metalli e semimetalli sono quasi tutti solidi mentre i non metalli sono solidi o gassosi. Gli elementi liquidi sono pochissimi, ad esempio il Mercurio (utilizzato tra l’altro nella celebre esperienza di Evangelista Torricelli (1608-1647) per determinare il valore della pressione atmosferica) e il Bromo. Dalla Tavola ricaviamo informazioni importanti anche sul volume atomico, cioè il volume occupato dagli orbitali contenenti gli elettroni dell’atomo. Sappiamo che il nucleo occupa un volume piccolissimo nell’atomo e che il volume dell’atomo è determinato quasi esclusivamente dalla nube elettronica. Il raggio atomico e il volume aumentano scendendo lungo un gruppo perché aumenta il numero quantico principale. Se consideriamo un periodo, il volume dell’atomo diminuisce spostandoci da sinistra verso destra (con l’eccezione del gruppo dei gas nobili) perché aumenta il numero di protoni nel nucleo e quindi aumenta la forza di attrazione protoni-elettroni che fa disporre questi ultimi più vicini al nucleo stesso. Da queste considerazioni essenziali, si capisce che l’aggettivo periodico aggiunto alla Tavola indica il ripetersi, dopo un determinato intervallo, di alcune caratteristiche degli elementi. Dall’analisi della Tavola periodica si riescono ad ottenere molte informazioni sulle proprietà degli elementi, per questo si parla anche di Sistema periodico degli elementi.

Tratto da: http://scienzamateria.blog.tiscali.it/2010/01/22/caratteristiche_essenziali_della_tavola_periodica_2031154-shtml/

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