Concetti Chiave
- La crescita del numero di elettroni si verifica con l'aumento del numero atomico Z, con elettroni esterni che occupano livelli sempre più distanti dal nucleo.
- Il raggio atomico aumenta scendendo lungo un gruppo e diminuisce da sinistra a destra lungo un periodo a causa dell'incremento delle attrazioni tra nucleo ed elettroni.
- L'energia di prima ionizzazione aumenta lungo un periodo e diminuisce scendendo lungo un gruppo, influenzata dalla carica nucleare e dalla distanza degli elettroni dal nucleo.
- L'affinità elettronica e l'elettronegatività aumentano lungo un periodo e diminuiscono scendendo lungo un gruppo, riflettendo la tendenza degli atomi a formare ioni negativi e attrarre elettroni.
- Gli elementi possono essere classificati in metalli, non metalli e semimetalli, ognuno con proprietà chimiche e fisiche distintive che influenzano il loro comportamento nel sistema periodico.
Indice
Crescita degli elettroni
Ogni volta che Z aumenta di un’unità, cresce anche il numero di elettroni disposti lungo il nucleo. Se scendiamo lungo un gruppo, l’elettrone più esterno andrà a occupare un sottolivello s appartenente a un livello sempre crescente.
Proprietà che variano in modo periodico:
- il raggio atomico;
- l’energia di ionizzazione;
- l’affinità elettronica;
- l’elettronegatività.
Raggio atomico e fattori influenti
Il raggio atomico è la metà della distanza minima di avvicinamento fra i nuclei di due atomi dello stesso elemento; aumenta discendendo lungo un gruppo e diminuisce procedendo da sinistra a destra lungo un periodo.
Fattori che influenzano il raggio atomico:
numero quantico principale n, che lungo un periodo rimane invariato, ma aumenta scendendo lungo il gruppo
elettroni interni, che schermano la carica positiva del nucleo.
Lungo un periodo,da sinistra a destra, aumenta il numero atomico, la carica nucleare e il numero di elettroni:
incremento delle attrazioni tra nucleo ed elettroni ↴
diminuzione raggio atomico.
Scendendo lungo un gruppo, gli elettroni più esterni vanno a occupare livelli più distanti dal nucleo:
risentono meno dell'attrazione nucleare→ raggio atomico aumenta.
Ionizzazione e energia necessaria
Se si utilizzano quantità di energia sufficiente grandi, l’elettrone può essere definitivamente allontanato dal nucleo.
Tale processo è la ionizzazione ( atomo in ione positivo—>catione)
L'energia di prima ionizzazione (KJ/mol) è l’energia necessaria per rimuovere un elettrone dall’atomo quando è allo stato gassoso.
Con quantità crescenti di energia si possono allontanare anche più elettroni ⟶ ione con carica positiva sempre più elevata. L’energia aumenta lungo un periodo della tavola e diminuisce scendendo lungo un gruppo: spostandosi verso destra lungo un periodo, l’energia di ionizzazione aumenta perché l’elettrone esterno è maggiormente attratto da un maggior numero di protoni del nucleo.
Energia di ionizzazione e misurazione
In un tubo di vetro viene introdotto l’elemento allo stato gassoso.
gli atomi vengono bombardati da un fascio di elettroni.
Se gli elettroni proiettile, hanno abbastanza.
Energia cinetica, colpiscono gli atomi con tale violenza da causare l’espulsione di un elettrone
Gli atomi si trasformano in ioni positivi.
un rivelatore segnala quando si ha la ionizzazione, e così si calcola l’energia di ionizzazione dell’elemento
Nota bene: all'interno di uno stesso livello l'energia di ionizzazione aumenta con gradualità; si ha invece un considerevole incremento dell'energia di ionizzazione se si passa dal livello 3 al livello 2 e così via.
Affinità elettronica e elettronegatività
E’ l’energia che si libera quando l’atomo isolato in fase gassosa cattura un elettrone.
E’ la misura della tendenza di un atomo a formare ioni negativi(anioni):
si misura in kJ/mol, aumenta lungo un periodo e diminuisce lungo un gruppo.
Grandezza che descrive il comportamento di un atomo quando interagisce con un altro, e di conseguenza ha significato solo quando si considera in relazione con un altro elemento. Misura la tendenza del nucleo di un atomo ad attrarre a sé gli elettroni coinvolti in un legame.
Permette di prevedere se questi elettroni saranno equidistanti dai nuclei, o più o meno spostati verso uni dei due.
L’elettronegatività aumenta lungo un periodo, da sinistra a destra, e diminuisce lungo un gruppo, dall’alto verso il basso:
- procedendo lungo un periodo diminuisce il raggio atomico e aumenta la forza con cui il nucleo attira a sé gli elettroni;
- scendendo nel gruppo aumenta il raggio atomico e diminuisce la forza con cui il nucleo attira a sé gli elettroni.
Classificazione degli elementi
Gli elementi, in base alle loro proprietà chimiche e fisiche, possono essere suddivisi in metalli, non metalli e semimetalli.
metalli, a temperatura ambiente sono solidi (tranne il mercurio), lucentezza metallica buoni conduttori di calore ed elettricità, malleabili e duttili.
Non metalli, a destra in alto nel sistema periodico (eccezione del carbonio)
- cattivi conduttori del calore e della corrente elettrica
- varietà di colori
semimetalli, si trovano lungo la linea a gradini blu
- sono solidi e hanno proprietà intermedie
- né conduttori né isolanti, ma diventano eccellenti semiconduttori quando contengono impurezze di elementi vicini.
Domande da interrogazione
- Come varia il raggio atomico lungo un gruppo e un periodo?
- Qual è l'energia di ionizzazione e come varia nella tavola periodica?
- Cosa si intende per affinità elettronica e come si comporta nella tavola periodica?
- Quali sono le caratteristiche principali dei metalli, non metalli e semimetalli?
- Come influiscono gli elettroni interni sul raggio atomico?
Il raggio atomico aumenta scendendo lungo un gruppo e diminuisce procedendo da sinistra a destra lungo un periodo, a causa dell'aumento della carica nucleare e delle attrazioni tra il nucleo e gli elettroni (testo).
L'energia di ionizzazione è l'energia necessaria per rimuovere un elettrone da un atomo gassoso. Essa aumenta lungo un periodo e diminuisce scendendo lungo un gruppo, poiché l'elettrone esterno è maggiormente attratto da un numero crescente di protoni (testo).
L'affinità elettronica è l'energia liberata quando un atomo cattura un elettrone. Essa aumenta lungo un periodo e diminuisce lungo un gruppo, riflettendo la tendenza di un atomo a formare ioni negativi (testo).
I metalli sono solidi, conduttori di calore ed elettricità, e malleabili; i non metalli sono cattivi conduttori e variabili nei colori; i semimetalli hanno proprietà intermedie e diventano semiconduttori con impurezze (testo).
Gli elettroni interni schermano la carica positiva del nucleo, riducendo l'attrazione che gli elettroni esterni sentono, il che contribuisce all'aumento del raggio atomico scendendo lungo un gruppo (testo).
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