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2
Numero atomico
Simbolo
Peso atomico
Metallo
Semimetallo
Non metallo
Numerazione gruppi IUPAC
1s
2s2p
3s3p
4s3d4p
5s4d5p
6s4f5d6p
7s5f6d7p
3
I II III IV V VI VII
0
Numerazione gruppi tradizionale, n° coincide con gli elettroni esterni degli elementi o elettroni di valenza
4
Moseley ha ordinato gli elementi secondo valori crescenti del numero atomico (Z) � TAVOLA PERIODICA.
File orizzontali � PERIODIFile verticali� GRUPPI
Gli elementi appartenenti allo stesso gruppo hanno strutture
elettroniche simili e comportamento chimico simile. Tutto ciò fa
ritenere che le proprietà degli elementi chimici dipendano dagli
elettroni più esterni (detti elettroni di valenza).
1° periodo � piccolissimo periodo
2° e 3° periodo � periodi corti o piccoli
4° e 5° periodo � lunghi periodi
6° periodo � lunghissimo periodo
7° periodo � incompleto
5
Classificazione periodica degli elementi
Blocco s (ns2) Blocco p (np6)
Blocco d ((n-1)d10)
Blocco f ((n-2)f14)
6
1. Carica nucleare efficace (Zeff o Z*)
2. Dimensioni atomiche
3. Energia di ionizzazione
4. Affinità elettronica
5. Elettronegatività
6. Carattere metallico
Le proprietà periodiche
7
Carica nucleare efficace
In un atomo polielettronico gli elettroni più interni esplicano una
azione di “schermo” per cui un elettrone risente di una carica Zeff,detta carica nucleare efficace, minore di Z.
3+--
-
Li
Li: 3 e-
Z = 3Zeff = 1,30
8
Z = carica del nucleo
σ = costante di schermo dell’i-esimo
elettrone, con Σ estesa a tutti gli
elettroni meno quello considerato
0<σi <1
ieff ZZ σΣ−=
Zeff = Z - S
Zeff dipende dalla capacità degli e– già presenti di schermare il nucleo e quindi dal tipo di orbitale in cui si trova l’e– piùesterno.
La carica nucleare efficace è quella effettivamente sentitadall’elettrone considerato e può essere calcolata dall’equazionedi Slater:
S = costante di schermo totale
9
3+--
-
Li
Li: 3 e-
Z = 3Zeff = Z-S = 3-1,70 = 1,30
Be: 4 e-
Z = 4Zeff = Z-S = 4-2,05 = 1,95
se gli e– sono nello stesso tipo di
orbitale non si schermano fra loro in
modo efficace (σ=0.35)
4+--
-
Be
-
Lungo un periodo la carica nucleare efficace aumenta
se gli e– sono interni e
vicini al nucleo sono molto
schermanti (σ=0.85/1)
10
Orbitali di tipo diverso (s, p, d, f, ecc.), appartenenti allo stesso livello
n, penetrano verso il nucleo in maniera diversa. La capacità di penetrazione varia nell’ordine:
s > p > d > f
Gusci interni
Na 1s2 2s2 2p6 3s1
Na: 11 e-
Z = 11Zeff = 2,20
Zeff risulta tanto minore quanto minore è la penetrazione del relativo orbitale. L’elettrone è energeticamente meno legato al nucleo quanto minore èZeff e al relativo orbitale corrisponderà una energia maggiore.
11
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55
ZH
He
Li Na
Ne Ar
K
Kr Xe
Rb Cs
Periodo
Gruppo
Proprietà periodiche: CARICA NUCLEARE EFFICACE, Zeff
Aumenta Z
ma anche S
12
RAGGIO ATOMICO
Raggio atomico metallico (es. cristallo metallico Al). Viene definito
come la metà della distanza internucleare tra gli atomi più vicini nel
reticolo cristallino.
Raggio atomico covalente (es. molecola biatomica Cl2). E’ la metà della distanza internucleare tra due atomi uguali.
r=d/2=99 pm
17
L’energia di ionizzazione
−+ + → eXX g
E
g
ion
)()(
'
1a ionizzazione
−++ + → eXX g
Eg
ion 2
)()(
''
2a ionizzazione
−++ + → eXX g
ionEg
3
)(
'''
)(2
3a ionizzazione
L’energia di prima ionizzazione è l’energia necessaria per togliere l’elettrone più esterno ad un atomo neutro e isolato.
Per togliere un elettrone ad
un atomo bisogna sempre fornire energia; la
ionizzazione è un processo
endotermico.
L’atomo neutro costituisce
sempre una situazione di
minore energia rispetto
allo ione positivo + 1
elettrone.
20
Ne [He]2s22p6
F [He]2s22p5
O [He]2s22p4
N [He]2s22p3
C [He]2s22p2
B [He]2s22p1
Be [He]2s2
Li [He]2s1
Proprietà periodiche: ENERGIA di IONIZZAZIONE
22
Na(g) + 5.14 eV → Na+(g) + e-
Na+(g) + 47.3 eV → Na2+
(g) + e-
E2s
E2p
E3s
Proprietà periodiche: ENERGIA di IONIZZAZIONE
Energia di 1°ionizzazione
Energia di 2°ionizzazione
23
L’energia di 1a ionizzazione e superiori
Li Na K Be Mg Ca B Al
0
5000
10000
15000
20000
25000
1a ionizz.
2a ionizz.
3a ionizz.
4a ionizz
E’ion < E’’ion < E’’’ion <…ecc.
24
L’affinità elettronica
1
)()( AEgg EXeX +→+ −−
EAE 1° ordine < O Processo esotermico
22
)()( AEgg EXeX +→+ −−−
EAE 2° ordine > O Processo endotermico
L’affinità elettronica è l’energia in gioco nella formazione di uno
ione negativo da parte di un atomo neutro ed isolato.
Viene anche definita come l’energia di legame tra l’elettrone
aggiunto e l’atomo.
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Proprietà periodiche: AFFINITÀ ELETTRONICA
I II III IV V VI VII
1 H-73
2 Li Be B C N O F-60 18 -27 -122 7 -141 -328
3 Na Mg Al Si P S Cl-53 21 -43 -134 -72 -200 -349
4 K Ca Ga Ge As Se Br-48 -2 -29 -120 -78 -195 -325
Ea.e.
(KJ/mol)
PeriodoZeff ↑↑↑↑
Gruppo rA ↑↑↑↑
26
Elettronegatività: tendenza di un atomo ad attrarre a sé
elettroni quando forma legami con altri atomi.
L’elettronegatività è una proprietà relativa.
GruppoZeff cost
rA ↑↑↑↑
PeriodoZeff ↑↑↑↑rA ↓↓↓↓
Proprietà periodiche: ELETTRONEGATIVITA’
27
Proprietà periodiche: ELETTRONEGATIVITA’
Elementi elettropositivi
Elementi elettronegativi
3 4
4 5 6 7
8
28
Formano alogenuri covalentiFormano alogenuri ionici
Formano anioniFormano cationi
Danno ossidi acidiDanno ossidi basici
Non reagiscono con gli acidiReagiscono con gli acidi
Forti forze attrattive tra nucleo ed elettroni esterni
Deboli forze attrattive tra nucleo ed elettroni esterni
Cattivi conduttori termiciBuoni conduttori termici
Solidi, liquidi, gassosiSolidi, alto punto di fusione
Non malleabiliMalleabili
Non duttiliDuttili
Scarsi conduttori elettriciBuoni conduttori elettrici
NON METALLIMETALLI
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Proprietà periodiche: CARATTERE METALLICO
Conducibilità elettrica bassa ma non nullaProprietà intermedie fra metalli e non metalli
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Energia di ionizzazioneAffinità elettronicaElettronegatività
Raggio atomicoCarattere metallico
aumenta
aumenta
aumenta
aum
enta
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1) Ordinare i seguenti elementi in ordine di raggio atomico
crescente: Cu, K, Fe, Ge, Se, Sc
2) Ordinare i seguenti elementi in ordine di energia di 1°
ionizzazione decrescente: Sb, P, As, Bi, N
3) Ordinare i seguenti elementi in ordine di elettronegatività
crescente: Cl, Al, Si, Mg, P
4) Scrivere il simbolo chimico degli elementi: rame, fosforo,
selenio, argento, osmio, piombo, astato, xeno, radio, cerio,
zirconio, bismuto
5) Scrivere il nome degli elementi che corrispondono ai seguenti
simboli chimici: Rb, Al, Se, Pt, Mo, Sb, Sn, Po, Sc
6) Ordinare i seguenti elementi in ordine di dimensioni atomiche
(raggio atomico) decrescente: Ga, Tl, Al, B, In