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A Mendeleev va il merito di aver costruito la tavola periodica degli elementi e di aver invdividuato la legge della periodicità con cui prevedere le proprietà degli elementi ancora sconosciuti.
Mendeleev ordinò secondo la massa atomica crescente i 63 elementi allora noti disponedendogli in dodici righe orizzontali e 8 verticali; iniziò con l'idrogeno, il primo in alto a sinistra e ordinò e finì con l'uranio (l'ultimo in basso a destra). In tale tavola periodica non comparivano ancora i gas mobili.
In tale schema le righe orizzontali sono chiamate periodi, le colonne verticali gruppi.
In uno stesso periodo le proprietà chimiche e fisiche variano con periodicità, con gradualità al contrario dello stesso gruppo di elementi presentano proprietà chimiche simili: per esempio i metalli della prima colonna reagiscono volontariamente con l'acqua.
La periodicità degli elementi si evidenzia al crescere della massa atomica, le loro proprietà chimiche si ripetono in modo ciclico ad intervalli regolari.

Per rispettare il criterio della periodicità Mendeleev lasciò nella tavola degli spazi vuoti, immaginando che ci fossero ancora elementi da scoprire.
La classificazione proposta da Mendeleev è comunque tutt'ora valida nelle sue linee essenziali.
La differenza più importante tra le due sta nel diverso criterio in cui si dispongono gli elementi: per Mendeleev era il peso atomico, oggi invece è il numero atomico Z.

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