Concetti Chiave
- Fino al XVIII secolo, erano noti solo alcuni elementi, come rame, oro e argento, ma si sospettava l'esistenza di altri elementi.
- Dimitrij Mendeleev, nel 1869, sviluppò un sistema di catalogazione degli elementi basato sulla massa atomica, lasciando spazi per elementi non ancora scoperti.
- La tavola periodica moderna ordina gli elementi secondo il numero atomico crescente, superando il precedente ordinamento basato sulla massa atomica.
- La tavola è organizzata in periodi (righe orizzontali) e gruppi (colonne verticali), con gruppi che condividono caratteristiche simili.
- Gli elementi nella tavola periodica sono classificati in metalli, non metalli e semimetalli, ognuno con proprietà uniche riguardo alla conducibilità e allo stato fisico.
Scoperta degli elementi
Per migliaia di anni furono davvero pochi gli elementi a noi noti, tra questi il rame, l'oro e l'argento. All'inizio del XVIII secolo erano noti poco più di una decina di elementi, ma si sospettava che ne esistessero altri. Nel corso del secolo l'interesse per la scienza diede inizio a ricerche che portarono alla scoperta di nuovi elementi, tra i quali tre gas: l'idrogeno, l'azoto e l'ossigeno. Per poter stabilire quanti fossero gli elementi, gli scienziati avevano bisogno di trovare un modo per classificare gli elementi più noti.
Contributo di Mendeleev
Nel 1869 il chimico russo Dimitrij Mendeleev, contemporaneamente ed indipendentemente dal chimico tedesco Lothar Meyer, propose un criterio di catalogazione. A quei tempi erano conosciuti più di 60 elementi e si conosceva anche alcune caratteristiche come la massa atomica.
Così lo scienziato costruì delle tabelle in cui gli elementi venivano inseriti secondo la massa atomica crescente, ma andando a capo, in modo da far cadere nella stessa colonna tutti quelli con proprietà simili. Successivamente Mendeleev si accorse che per mantenere incolonnati gli elementi con proprietà simili, occorreva lasciare alcune caselle vuote. Pensò che quei buchi corrispondessero ad elementi che non erano ancora stati scoperti. In base a ciò che si sapeva degli elementi che si trovavano sopra e sotto ciascun buco, lo scienziato riuscì a prevedere le caratteristiche degli elementi non ancora scoperti; ad esempio riuscì a prevedere le proprietà del germanio con notevole accuratezza.
Qual è l'evoluzione della tavola periodica?
L'ordine ottenuto, però, non era perfetto. Circa 50 anni dopo, infatti, si scoprì che il modo corretto per ordinare gli elementi non era quello di seguire la massa atomica, ma bensì il numero atomico (Z) crescente. Nella tavola periodica moderna gli elementi sono ordinati secondo numero atomico crescente. E' composta da 111 elementi, fino all'elemento con il numero atomico 94 si possono trovare in natura, mentre gli altri sono artificiali.
Struttura della tavola periodica
La tavola periodica è articola in periodi e gruppi. I periodi (righe orizzontali della tabella) sono numerati da 1 a 7, dall'alto verso il basso. Non hanno tutti la sta lunghezza: il primo contiene solo 2 elementi, il secondo e il terzo ne contengono 8, il quarto e il quinto ne contengono 18 ed infine il sesto e il settimo ne contengono 32, di cui 14 sono inseriti in un blocco a parte per evitare che la tavola periodica diventi troppo larga. I gruppi (colonne verticali della tabella) comprendono gli elementi che hanno caratteristiche simili e vengono numerati in due modi diversi: uno tradizionale, che si serve di numeri romani e l'altro più recente, che si serve di numeri arabi da 1 a 18 (1A, 2A, 3B 4B 5B 6B 7B 8B, 3A 4A 5A 6A 7A 8A). I gruppi 1A e 2A sono costituiti rispettivamente dagli alcalini e alcalino terrosi. Gli elementi del gruppo 7A inoltre prendono il nome di alogeni, mentre quelli de gruppo 8A prendono il nome di gas nobili.
Classificazione degli elementi
Nella tavola periodica sono presenti: metalli (buoni conduttori di calore e di corrente elettrica; possono essere ridotti facilmente in fili e lamine; sono lucidi e solidi a temperatura ambiente, eccetto il mercurio), non metalli (cattivi conduttori) e semimetalli (la loro conducibilità elettrica può essere modificata e calibrata, rendendoli simili ai metalli, come ad esempio il silicio che è un cattivo conduttore, ma se miscelato con il boro, si ottiene un materiale conduttore).
Domande da interrogazione
- Qual è stato il contributo principale di Mendeleev alla scienza degli elementi?
- Come è cambiato l'ordinamento degli elementi nella tavola periodica nel tempo?
- Qual è la struttura della tavola periodica?
- Quali sono le principali categorie di elementi presenti nella tavola periodica?
- Quali sono le caratteristiche distintive dei gruppi 1A, 2A, 7A e 8A nella tavola periodica?
Mendeleev ha proposto un criterio di catalogazione degli elementi basato sulla massa atomica crescente, creando tabelle che raggruppavano gli elementi con proprietà simili, prevedendo anche elementi non ancora scoperti (come il germanio).
Inizialmente, gli elementi erano ordinati secondo la massa atomica, ma circa 50 anni dopo si scoprì che l'ordinamento corretto era basato sul numero atomico crescente, come avviene nella tavola periodica moderna.
La tavola periodica è suddivisa in periodi (righe orizzontali) e gruppi (colonne verticali), con periodi numerati da 1 a 7 e gruppi numerati in modo tradizionale con numeri romani o in modo più recente con numeri arabi da 1 a 18.
Gli elementi nella tavola periodica sono classificati in metalli, non metalli e semimetalli, ognuno con caratteristiche specifiche riguardo alla conducibilità e allo stato fisico.
Il gruppo 1A comprende gli alcalini, il 2A gli alcalino terrosi, il 7A gli alogeni e il 8A i gas nobili, ognuno con proprietà chimiche e fisiche uniche che li differenziano.
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