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1 Espansione 4.1
La tavola periodica,da Mendeleev a oggiA partire dal 1600, con l’affermarsi del metodo scientifico sperimentale introdot-to da Galileo Galilei, grazie alle ricerche degli alchimisti cominciarono a essere identificati i primi elementi chimici, così definiti da Robert Boyle nel 1661: “I costituenti delle sostanze che non possono essere decomposti in altre sostanze”.
Nel secolo successivo, Antoine Lavoisier (1787) definì elemento “Ogni sostanza che può trasformarsi solo per apporto di altra materia, dando origine a prodotti che hanno un peso superiore alla sostanza di partenza”.
Insieme ad altri, egli cercò di ordinare i 33 elementi allora noti in base a pro-prietà comuni dei diversi gruppi, distinguendo metalli, metalloidi, gas elementari (ossigeno, azoto e idrogeno) e altre sostanze (in realtà oggi note come composti), che interpretò erroneamente come elementi: calce, barite, magnesia, allumina e silice. Nell’elenco figuravano anche luce e calore, aboliti definitivamente da Ber-zelius nel 1818, quando gli elementi noti erano saliti a 50.
Nel 1869, Dmitrij Ivanovic Mendeleev propose la sua tavola periodica degli elementi: dispose gli elementi (quelli noti allora erano saliti a 63) in ordine di peso atomico crescente, da sinistra verso destra, incolonnando uno sopra all’altro in “famiglie chimiche” gli elementi con proprietà simili.
Elementi chimici con proprietà simili si ripresentavano periodicamente con rego-larità, ogni 8 elementi (legge delle ottave: già proposta dal chimico inglese John Newlands) all’aumentare del peso atomico, e questa regolarità consentì a Mende-leev di prevedere l’esistenza di elementi allora sconosciuti (“indovinandone” peso atomico e proprietà chimiche) e, in seguito, realmente scoperti.
La tavola periodica degli elementi di D.I. Mendeleev aveva in origine un aspetto decisamente diverso da come la conosciamo oggi.
2 Espansione 4.1
La scoperta dei “gas nobili” (elio, argo, neon, kripton e xeno), pochi anni dopo, aggiunse alla tavola periodica una nuova colonna, costituita da elementi (gas) che hanno scarsa tendenza a reagire con gli altri elementi (perciò vengono chiamati “nobili”).
Nel 1913, Anton van den Broek, fisico olandese, e l’inglese Henry Moseley ipo-tizzarono che gli elementi dovessero essere ordinati non in base al peso atomico, ma alla carica nucleare, ossia al numero di protoni presenti nel nucleo, definito da Rutherford “numero atomico”.
Ordinando gli elementi in base al numero atomico si arriva all’attuale tavola periodica degli elementi, che ben si accorda con il modello atomico di Bohr, il quale ipotizza che l’atomo sia costituito da un nucleo centrale circondato da elet-troni disposti in “gusci” (o strati) concentrici su orbite prestabilite, caratterizzate da quantità definite di energia: gli elementi dello stesso gruppo (ossia della stessa colonna verticale nella tavola periodica) hanno proprietà chimiche simili perché hanno nel guscio più esterno lo stesso numero di elettroni; i gas nobili sono poco reattivi perché hanno il guscio più esterno completo.
La tavola periodica si è successivamente arricchita di nuovi elementi ottenuti artificialmente (con un procedimento proposto dal premio Nobel Enrico Fermi: bombardando i nuclei di elementi pesanti con fasci di neutroni, si originano nu-clei radioattivi con un protone in più): così, nel 1936, Emilio Segrè ottenne il pri-mo elemento artificiale, il tecnezio (numero atomico 43), irradiando il molibdeno (numero atomico 42) con neutroni del deuterio; nel 1940 venne sintetizzato il net-tunio (numero atomico 93, uno in più dell’uranio) e, successivamente, gli atomi con numero atomico da 94 (plutonio) a 100 (fermio).
Elementi con numero atomico maggiore non si possono ottenere con questa tec-nica, per cui gli elementi con numero atomico superiore a 100 sono stati prodotti con i reattori nucleari, mediante reazioni di fusione nucleare: nuclei leggeri di carbonio, ossigeno, azoto, boro vengono “sparati” ad alta velocità contro elementi pesanti di numero atomico compreso tra 94 e 98 per ottenere la fusione dei nuclei atomici e creare nuclei di elementi con numero atomico maggiore di 100.
Attualmente si è riusciti a ottenere elementi di numero atomico superiore a 106 (fino a 118) con nuovi acceleratori di ioni pesanti.
Tuttavia, gli elementi più pesanti si disintegrano in tempi brevissimi per le for-ze repulsive dovute alle cariche positive (i protoni) presenti nel nucleo: più è alto il numero atomico (ossia il numero dei protoni del nucleo), maggiori sono le forze repulsive e più breve è la vita del nucleo, che tende a disintegrarsi emettendo radiazioni.
Il fisico danese Niels Bohr (1885-1962).
Il fisico italiano Enrico Fermi(1901-1954).
3 Espansione 4.1
idrogeno1
–259–2532,20
0,08991,008
6,941 ±11s 1
H
litio3
18113420,980,53
+1[H
e]2s 1
Li
TAVOLA PERIO
DICA DEGLI ELEM
ENTI
9,012 berillio4
128824711,571,85
+2[H
e]2s 2
Be10,81 boro5
230036502,042,47
+3[H
e]2s 22p1
B12,01
carbonio6
3550–2,552,26
+2±4[H
e]2s 22p2
C14,01 azoto7
-210-1963,041,25
+2±3+4+5[H
e]2s 22p3
N16,00
ossigeno8
-219-1833,441,43
-2[H
e]2s 22p4
O19,00 �uoro9
-220-1883,981,70
-1[H
e]2s 22p5
F20,18 neon10
-249-246–0,90
–[H
e]2s 22p6
Ne
4,003 elio2
-272-269–0,18
–1s 2
He
22,99 sodio11
98883
0,930,97
+1[N
e]3s 1
Na
24,31
magnesio
12650
10901,311,74
+2[N
e]3s 2
Mg
26,98
alluminio
13660
25191,612,70
+3[N
e]3s 23p1
Al28,09 silicio14
141432801,902,33
+2±4[N
e]3s 23p2
Si30,97 fosforo15
442802,191,82
±3+5[N
e]3s 23p3
P32,07 zolfo16
1154452,582,09
-2+4+6[N
e]3s 23p4
S35,45 cloro17
-101-35
3,163,21
±1+3+5+7[N
e]3s 23p5
Cl
39,95 argon18
-189-186–1,78
–[N
e]3s 23p6
Ar
39,10
potassio19
63760
0,820,86
+1[Ar]4s 1
K40,08 calcio20
84214841,001,53
+2[Ar]4s 2
Ca
44,96
scandio21
154128361,362,99
+3[Ar]3d
14s 2
Sc47,87 titanio22
166832871,544,55
+2+3+4[Ar]3d
24s 2
Ti50,94
vanadio23
191034071,636,11
+2+3+4+5[Ar]3d
34s 2
V52,00 crom
o24
190726721,667,19
+2+3+6[Ar]3d
54s 1
Cr
54,94
manganese
25124420611,557,43
+2+3+4+6+7[Ar]3d
54s 2
Mn
58,93
cobalto27
149529271,888,80
+2+3[Ar]3d
74s 2
Co
58,69 nichel28
145529131,918,90
+2+3[Ar]3d
84s 2
Ni
63,55 rame
29108425671,908,96
+1+2[Ar]3d
104s 1
Cu
65,37 zinco30
4209071,657,14
+2[Ar]3d
104s 2
Zn69,72 gallio31
3022041,815,91
+3[Ar]3d
104s 24p1
Ga
72,64
germanio
32937
28302,015,32
+2+4 [Ar]3d
104s 24p2
Ge
74,92
arsenico33
817–2,185,73
±3+5[Ar]3d
104s 24p3
As78,96 selenio34
2216852,554,81
-2+4+6[Ar]3d
104s 24p4
Se79,91 brom
o35
-7592,963,12
±1+3+5[Ar]3d
104s 24p5
Br83,80 kripton36
-157-1523,003,75
–[Ar]3d
104s 24p6
Kr
85,47 rubidio37
39686
0,821,53
+1[Kr]5s 1
Rb87,62
stronzio38
77713840,952,60
+2[Kr]5s 2
Sr88,91 ittrio39
152333451,224,47
+3[Kr]4d
15s 2
Y91,22
zirconio40
185244091,336,49
+4[Kr]4d
25s 2
Zr92,91 niobio41
246847421,608,57
+3+5[Kr]4d
45s 1
Nb
95,94
molibdeno
42261746392,16
10,20+1+2+3+4+5+6
[Kr]4d55s 1
Mo
98,91
tecnezio43
215742651,90
11,50+4+5+6+7[Kr]4d
55s 2
Tc101,1 rutenio44
233441502,2012,5
+2+3+4+5+6+7[Kr]4d
75s 1
Ru102,9 rodio45
196636952,2812,4
+3[Kr]4d
85s 1
Rh106,4
palladio46
155329632,2012,0
+2+4[Kr]4d
10
Pd107,9 argento47
96221621,9310,5
+1[Kr]4d
105s 1
Ag112,4 cadm
io48
3217651,698,65
+2[Kr]4d
105s 2
Cd
114,8 indio49
15720721,787,31
+3[Kr]4d
105s 25p1
In118,7 stagno50
23226021,967,29
+2+4[Kr]4d
105s 25p2
Sn121,8
antimonio
51631
15872,056,68
±3+5[Kr]4d
105s 25p3
Sb127,6 tellurio52
4509882,106,24
-2+4+6[Kr]4d
105s 25p4
Te126,9 iodio53
114184
2,664,93
±1+5+7[Kr]4d
105s 25p5
I131,3 xeno 54
-112-1072,605,90
–[Kr]4d
105s 25p6
Xe
132,9 cesio55
286690,791,87
+1[Xe]6s 1
Cs
137,3 bario56
72718970,893,59
+2[Xe]6s 2
Ba178,5 afnio72
223346021,3013,3
+4[Xe]4f 145d
26s 2
Hf
180,9 tantalio73
301754251,5016,7
+5[Xe]4f 145d
36s 2
Ta183,8
tungsteno74
342256552,3619,3
+2+3+4+5+6[Xe]4f 145d
46s 2
W186,2 renio75
318656271,9021,0
+4+6+7[Xe]4f 145d
56s 2
Re190,2 osm
io76
303350272,2022,6
+2+3+4+6+8[Xe]4f 145d
66s 2
Os
192,2 iridio77
244645502,2022,5
+3+4[Xe]4f 145d
76s 2
Ir195,1 platino78
176838272,2821,4
+2+4[Xe]4f 145d
96s 1
Pt197,0 oro79
106428562,5419,3
+1+3[Xe]4f 145d
106s 1
Au
223 francio87
276770,701,00
+1[Rn]7s 1
Fr226 radio88
70011400,905,00
+2[Rn]7s 2
Ra261
rutherfordio104
26736073––
+4[Rn]5f 146d
27s 2
Rf262 dubnio105
–––––
[Rn]5f 146d37s 2
Db
266 seaborgio106
–––––
[Rn]5f 146d47s 2
Sg264 bohrio107
–––––
[Rn]5f 146d57s 2
Bh265 hassio108
–––––
[Rn]5f 146d67s 2
Hs
268 meitnerio
109––––
–[Rn]5f 146d
77s 2
Mt
271
darmstadio
110––––
––
Ds
272 roentgenio111
––––––
Rg
200,6
mercurio
80-39357
1,9013,6
+1+2[Xe]4f 145d
106s 2
Hg
204,4 tallio81
30414732,0411,8
+1+3[Xe]4f 145d 106s 26p 1
Tl207,2 piom
bo82
32817402,3311,4
+2+4[Xe]4f 145d 106s 26p 2
Pb209,0
bismuto
83271
15602,02
9,8+3+5
[Xe]4f 145d 106s 26p 3
Bi209 polonio84
254962
2,009,2
+2+4+6[Xe]4f 145d 106s 26p 4
Po210 astato85
302337
2,20–±1+3+5+7
[Xe]4f 145d 106s 26p 5
At222 radon86
-71-62–
9,72–
[Xe]4f 145d 106s 26p 6
Rn
138,9
lantanio57
92034541,106,17
+3[Xe]5d
16s 2
La140,1 cerio58
79834241,126,77
+3+4[Xe]4f 15d
16s 2
Ce
140,9
praseodimio
59931
35201,136,77
+3[Xe]4f 36s 2
Pr144,2
neodimio
60101030741,147,00
+3[Xe]4f 46s 2
Nd
145 promezio
6110802457–7,22
+3[Xe]4f 56s 2
Pm150,4
samario
62107217781,177,54
+2+3[Xe]4f 66s 2
Sm152,0 europio63
8221597–5,24
+2+3[Xe]4f 76s 2
Eu157,3
gadolinio64
131132731,207,89
+3[Xe]4f 75d
16s 2
Gd
158,9 terbio65
135632301,208,27
+3[Xe]4f 96s 2
Tb162,5
disprosio66
140925671,228,53
+3[Xe]4f 106s 2
Dy
164,9 olmio
67147027201,238,80
+3[Xe]4f 116s 2
Ho
167,3 erbio68
152228681,249,05
+3[Xe]4f 126s 2
Er168,9 tulio69
154519501,259,33
+2+3[Xe]4f 136s 2
Tm173,0 itterbio70
82414271,106,98
+2+3[Xe]4f 146s 2
Yb175,0 lutezio71
165633151,279,84
+3[Xe]4f 145d
16s 2
Lu
227 attinio89
105131591,10
10,10+3
[Rn]6d17s 2
Ac232,0 torio90
175047881,3011,7
+4[Rn]6d
27s 2
Th231,0
protoattinio91
157237561,5015,4
+4+5[Rn]5f 26d
17s 2
Pa238,0 uranio92
113541311,3819,0
+3+4+5+6[Rn]5f 36d
17s 2
U237 nettunio93
64039021,3620,4
+3+4+5+6[Rn]5f 46d
17s 2
Np
244 plutonio94
64132281,2819,7
+3+4+5+6[Rn]5f 67s 2
Pu243 am
ericio95
117620111,3013,7
+3+4+5+6[Rn]5f 77s 2
Am247
curio96
1345–1,3013,5
+3[Rn]5f 75d
17s 2
Cm
247 berkelio97
1050–1,3014,8
+3+4[Rn]5f 97s 2
Bk251 californio98
1060–1,30–
+3[Rn]5f 107s 2
Cf
252 einsteinio99
860–1,3015,1
+3[Rn]5f 117s 2
Es257 ferm
io100
1527–1,30–
+3[Rn]5f 127s 2
Fm258
mendelevio
101827–
1,30–+2+3
[Rn]5f 137s 2
Md
259 nobelio102
––1,30–
+2+3[Rn]5f 147s 2
No
262 laurenzio103
––1,30–
+3[Rn]5f 146d
17s 2
Lr
ferro26
153528611,837,86
55,85+2+3[Ar]3d
64s 2
Fe
1
118
213
1415
1617
34
56
78
910
1112
IVIII
IIIII
IVV
VIVII
234567
Lantanidi
Attinidi
ferronom
e
con�gurazione elettronicanum
eri di ossidazionedensità (* )
elettronegatività (secondo Pauling)tem
peratura di ebollizione (°C)
temperatura di fusione (°C
)
simbolo
massa atom
ica (u)
(* ) Per i solidi e i liquidi è espressa in g/mL a 20 °C
;per i gas è espressa in g/L a 0 °C
e a 1 atm.
26153528611,837,86
55,85+2+3[Ar]3d
64s 2
Fenum
ero atomico