Proprietà periodiche
Le proprietà atomiche degli elementi dipendono dalla loro configurazione elettronica.
Le proprietà atomiche che variano in maniera ricorrente lungo ciascun periodo e gruppo della tavola periodica sono chiamate proprietà periodiche degli elementi.
Energia di prima ionizzazione
Energia minima necessaria per togliere un elettrone ad un atomo neutro isolato gassoso
A A+ + e-
Energia di prima ionizzazione
• E’ sempre > 0: nessun elemento isolato ha tendenza a perdere spontaneamente un elettrone, e quindi bisogna spendere energia.
• Lungo un periodo aumenta il numero di protoni nel nucleo e degli e- dello stesso strato: l’energia di ionizzazione aumenta lungo un periodo.
• L’energia di ionizzazione diminuisce scendendo lungo un gruppo perche l’e- è sempre più schermato dal nucleo.
• Esistono configurazioni elettroniche esterne più stabili di altre.
Esistono configurazioni elettroniche esterne più stabili di altre.
1s2
2s2 2p6
3s2 3p6
4s2 4p6
5s2 5p6
2s1 3s14s1
5s16s1
n s1 (n-1) s2 (n-1) p6
Configurazione elettronica del gas nobile precedente
Esistono configurazioni elettroniche esterne più stabili di altre.
2s2 2 p1
3s2 3 p1
n s2 n p1 n s2
2s2
3s2
Esistono configurazioni elettroniche esterne più stabili di altre.
2s2 2p3
3s2 3p3
n s2 n p4 n s2 n p3
2s2 2p4
3s2 3p4
Affinita' elettronica
Energia relativa alla reazione di perdita di un elettrone da parte di ione monoatomico negativo gassoso.
X- X + e-
L’andamento è influenzato dagli stessi parametri operativi per l’energia di prima ionizzazione, anche se in maniera meno regolare (l’affinità elettronica è molto sensibile anche alle repulsioni interelettroniche).
Affinità elettronica
Aumenta lungo un periodo (es. LiF) ma con punti di discontinuità (es. Be).Diminuisce lungo un gruppo (es. Cl—At), con discrepanze fra 2° e 3° periodo (es. F e Cl) dove l’elevata repulsione interelettronica in atomi di piccole dimensioni fa sì che in questi atomi A sia < che in quelli del periodo successivo (O < S; F < Cl)
Affinita’ elettronica• Gli atomi della maggior parte degli elementi
hanno affinità elettronica > 0.• Eccezioni:
gas nobili n s2 n p6 (n+1) s1 n s2 n p6
Be & Mg n s2 n p1 n s2
N 2s2 2p4 2 s2 2 p3
Questa è una riprova che ci sono delle configurazioni elettroniche relativamente più stabili delle altre.
Energia di seconda ionizzazione
Li: I ionizz: 2s1 1s2
II ionizz: 1s2 1s1
Be: I ionizz: 2s2 2s1
II ionizz: 2s1 1s2
Li+
Be2+
.Confronto tra gli andamenti dell'affinita' elettronica e delle energie
di I e II ionizzazione nei primi elementi della tabella periodica
Na+
Ne
F-
Dimensioni atomiche
• Le dimensioni di un atomo sono determinate dalla distribuzione degli elettroni intorno al nucleo.
• Non è possibile determinare sperimentalmente le dimensioni di un atomo isolato.
Raggi atomici
J.C. Slater ha proposto un insieme congruente di raggi atomici basandosi sulle distanze tra atomi nelle sostanze elementari e nei composti allo stato solido. I raggi atomici sono stati definiti in modo tale che la somma dei raggi dia le distanze fra i nuclei. Naturalmente il raggio atomico varierà a seconda di come l'atomo in esame interagisce con i suoi vicini, ma la deviazione dal valor medio del raggio atomico e' entro 12 pm.
Raggi atomici (in pm) degli elementi
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17
H25
Li 145
Be 105
B 85
C 70
N 65
O 60
F 50
Na 180
Mg 150
Al 125
Si 110
P 100
S 100
Cl 100
K 220
Ca 180
Sc 160
Ti 140
V 135
Cr 140
Mn 140
Fe 140
Co 135
Ni 135
Cu 135
Zn 135
Ga 130
Ge 125
As 115
Se 115
Br 115
Rb 235
Sr 200
Y 180
Zr 155
Nb 145
Mo 145
Tc 135
Ru 130
Rh 135
Pd 140
Ag 160
Cd 155
In 155
Sn 145
Sb 145
Te 140
I 140
Cs 260
Ba 215
La * 195
Hf 155
Ta 145
W 135
Re 135
Os 130
Ir 135
Pt 135
Au 135
Hg 150
Tl 190
Pb 180
Bi 160
Po 190
At -
Fr -
Ra 215
Ac ** 195
1 pm = 1 x 10-12 m
Variazione del raggio atomico in funzione del numero atomico
L’aumento di Zeff lungo un periodo fa contrarre gli atomi
Raggi atomici
• Le dimensioni atomiche diminuiscono lungo ciascun periodo, nel senso in cui aumentano le interazioni nucleo-elettroni.
• Le dimensioni atomiche aumentano scendendo lungo un gruppo, nel senso in cui le interazioni nucleo-elettroni diminuiscono.
Elementi di transizione
A parte una piccola contrazione all’inizio della serie, gli atomi della stessa serie di transizione hanno più o meno la stessa dimensione.La dimensione è determinata dall’orbitale ns.L’effetto dell’aumento di protoni nel nucleo è bilanciato dall’aumento del numeo di elettroni (n-1)d.
*Ce 185
Pr 185
Nd 185
Pm 185
Sm 185
Eu 185
Gd 180
Tb 175
Dy 175
Ho 175
Er 175
Tm 175
Yb 175
Lu 175
**Th 180
Pa 180
U 175
Np 175
Pu 175
Am 175
Raggi atomici (in pm) di lantanidi e attinidi
Contrazione lantanoidea:Scarso effetto schermante degli orbitali f
La195
Hf155
Atomi neutri e ioni
• Quando un atomo perde e- trasformandosi in un catione, si ha diminuzione delle dimensioni, soprattutto quando questo corrisponde alla scomparsa dello strato più esterno.
• Quando l’atomo prende e- per dare un anione, le dimensioni aumentano. Es. alogeni che danno ioni mononegativi raggiungendo la configurazione elettronica del gas nobile successivo.