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Le proprietà periodiche degli elementi

Le proprietà degli elementi mostrano delle tendenze che possono essere predette usando il sistema periodico ed essere spiegate e comprese analizzando la configurazione elettronica degli elementi stessi.

                                                                   The Periodic Table Trends Rap Video (in inglese)

RIFERIMENTI DIDATTICI

La legge periodica, formulata da Mendeléev nella metà del XIX secolo, stabilisce che quando gli elementi chimici sono ordinati in funzione dei pesi atomici crescenti, le proprietà si ripetono a intervalli regolari. Gli studi sui raggi X di Henry G.J. Moseley hanno portato alla formulazione moderna della legge periodica, cioè che le proprietà degli elementi sono in dipendenza periodica del numero atomico, cioè il numero di protoni presenti nel nucleo dell’atomo.

La tavola periodica è una rappresentazione bidimensionale di tutti gli elementi in un sistema logico di righe (periodi) e colonne (gruppi) esattamente ordinate. Ogni casella è individuata da un numero che corrisponde al numero atomico dell’elemento. Essa può essere pensata come una rappresentazione grafica della legge periodica. Di fatto, le informazioni relative al comportamento di un elemento sono ottenibili dalla posizione che esso occupa nella tavola periodica.

La tavola di Mendeléev fu compilata sulla base di evidenze empiriche, ma la sua struttura è stata spiegata successivamente dalla meccanica quantistica partendo dalle configurazioni elettroniche dello stato fondamentale degli atomi. La teoria quantistica ha mostrato che esiste una forte correlazione tra la configurazione elettronica degli elementi e la loro posizione nella tavola periodica.

Gli elettroni nel modello quantistico possono assumere solo certi valori discreti di energia. Pertanto possono disporsi intorno al nucleo atomico secondo determinati criteri (determinati dal numero quantico principale n), andando a occupare livelli di energia crescenti a seconda della loro distanza dal nucleo. I primi setti livelli corrispondono ai sette periodi orizzontali del sistema periodico moderno. Ogni volta che in un livello si raggiunge il numero massimo di elettroni che esso può ospitare, si passa al livello successivo, che corrisponde al passaggio al periodo successivo della tavola periodica. Il comportamento chimico degli elementi dipende dagli elettroni presenti nello strato più esterno e quindi, il ripetersi periodico delle proprietà degli elementi nella tavola periodica dipende dalla ricorrenza periodica di configurazioni elettroniche simili dei livelli esterni degli atomi corrispondenti. Pertanto, gli elementi che si trovano nello stesso gruppo presentano la stessa configurazione elettronica esterna e per tale ragione manifestano un comportamento chimico simile.

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

Prerequisiti

Prerequisiti necessari sono la conoscenza dei concetti di atomo e molecola, valenza e configurazione elettronica.

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