Sistema periodico degli elementi

La tavola periodica (o di Mendeleev) è una tabulazione degli elementi in 7 periodi (righe orizzontali) e in 18 gruppi (colonne). Gli elementi sono disposti in ordine di numero atomico (Z) crescente procedendo da sinistra a destra e andando a capo ogni volta che si incontra un gas nobile. Nello stesso gruppo si vengono a trovare elementi che hanno una configurazione elettronica dello stesso tipo e proprietà fisiche e chimiche simili. Le proprietà chimiche di un atomo dipendono dal suo numero atomico (Z) e quindi dalla sua configurazione elettronica esterna e in misura minore dalle sue dimensioni.
I gruppi sono formati da elementi che hanno proprietà chimiche simili, poiché caratterizzati da una configurazione elettronica esterna formata dallo stesso numero di elettroni che si configurano in orbitali dello stesso tipo. Percorrendo un gruppo dall’alto verso il basso si osserva il progressivo aumento di un’unità del numero quantico principale degli elementi.
Nei periodi la configurazione elettronica varia da sinistra verso destra conservando lo stesso livello energetico. Passando da un periodo all’altro variano le proprietà fisico-chimiche degli elementi: da sinistra verso destra diminuiscono il carattere metallico degli elementi e i loro raggi ionici e atomici, mentre aumentano il loro potenziale di ionizzazione e la loro affinità elettronica. Una spezzata di demarcazione divide i metalli (a sinistra) dai non metalli (a destra).

Proprietà periodiche.
- Raggio atomico: è il raggio dell’atomo con il nucleo e gli orbitali elettronici contenenti elettroni. Diminuisce dal basso in alto e da sinistra a destra.
Il raggio ionico è il raggio di uno ione; gli ioni positivi hanno raggio minore, quelli negativi maggiore.
- Energia di ionizzazione: è l’energia necessaria per allontanare a distanza infinita dal nucleo dell’atomo l’elettrone più debolmente legato ad esso, cioè più esterno. Nel processo si forma uno ione positivo. L’energia di ionizzazione si esprime in elettronvolt (eV) e il suo valore è sempre positivo.
I minimi assoluti di energia di ionizzazione corrispondono ai metalli alcalini, i massimi assoluti ai gas nobili. Essa aumenta dal basso in alto di un gruppo e da sinistra a destra di un periodo.
- Affinità elettronica: è la variazione di energia che interviene quando un atomo acquista dall’esterno un elettrone in più rispetto allo stato fondamentale. Quando un atomo acquista un elettrone emette energia; il segno di tale energia è negativo. Un atomo che accetta un elettrone forma uno ione negativo detto anione.
L’affinità elettronica aumenta dal basso in alto e da sinistra a destra.
I metalli hanno bassa energia di ionizzazione e bassissima affinità elettronica; i non metalli hanno un’elevata energia di ionizzazione e una grande affinità elettronica.
- Elettronegatività: è la capacità degli atomi legati di attrarre gli elettroni di legame. Aumenta dal basso in alto e da sinistra a destra.
- Numero di ossidazione: in uno ione monoatomico corrisponde alla carica di quello ione espressa in valore algebrico; negli altri casi è una carica virtuale assegnata per valutare gli spostamenti di elettroni tra atomi quando si legano a formare i composti.

Famiglie di elementi.
- Elementi rappresentativi: sono gli elementi dei gruppi A e sono caratterizzati dall’avere i sottolivelli s e p del livello esterno incompleti. Il numero del gruppo corrisponde al numero di elettroni del livello più esterno (elettroni di valenza). Le loro proprietà sono rappresentative di quelle di tutti gli elementi noti.
- Elementi di transizione: sono gli elementi dei gruppi B della tavola periodica, tutti metalli, coi sottolivelli d incompleti. Il numero del gruppo non corrisponde al numero di elettroni del livello più esterno.
- Elementi di transizione interna: due serie di 14 elementi ciascuna dette dei lantanidi e degli attinoidi; sono rappresentate a parte. Gli elementi differiscono solo per la configurazione interna dei sottolivelli 4f e 5f.

Elementi radioattivi.
La trasformazione di un nucleo di un elemento radioattivo in quello di un altro, per emissione di radiazioni, è detta decadimento radioattivo. Tutti gli elementi naturali con numero atomico superiore a 83 sono radioattivi.
Radiazioni alfa: formate da nuclei di elio, cioè 2 protoni e 2 neutroni. L’atomo si trasforma in un secondo atomo avente Z -2 e A + 4.
Radiazioni beta più: formate da positroni a elevate energia, formati dal nucleo per trasformazione di un protone in un neutrone. Z -1 e A=A.
Radiazioni beta meno: formate da elettroni ad elevata energia, formati dalla trasformazione di un neutrone in un protone. Z +1 e A=A.
Radiazioni gamma: radiazioni elettromagnetiche ad alta energia. Sono associate al decadimento beta.