Proprietà periodiche degli elementi del blocco d

I metalli di transizione ovvero gli elementi del blocco d essendo tutti metalli non presentano variazioni significative come avviene per gli elementi del blocco p in cui sono presenti sia metalli che non metalli.

Gli elementi del primo periodo del blocco d, ad eccezione del cromo e del rame, riempiono prima l’orbitale 4s e successivamente l’orbitale 3d come si può vedere dalla configurazione elettronica di tali elementi:

Elemento Numero atomico Configurazione elettronica
Scandio 21 [Ar] 3d1 4s2
Titanio 22 [Ar]  3d2 4s2
Vanadio 23 [Ar] 3d3  4s2
Cromo 24 [Ar] 3d5 4s1
Manganese 25 [Ar] 3d5 4s2
Ferro 26 [Ar] 3d6 4s2
Cobalto 27 [Ar]  3d7 4s2
Nichel 28 [Ar]  3d8 4s2
Rame 29 [Ar]  3d10 4s1
Zinco 30 [Ar] 3d10 4s2

L’apparente discrepanza nell’ordine di riempimento degli orbitali per il cromo e per il rame è dovuta alla minore energia del livello d quando è semipieno e pieno.

I metalli di transizione del secondo periodo le repulsioni tra gli elettroni nel livello 4d provocano ulteriori irregolarità nelle configurazioni elettroniche ad esempio il niobio con numero atomico 41 ha configurazione [Kr] 4d4, 5s1.

Gli elementi del terzo periodo hanno ulteriori apparenti anomalie in quanto gli orbitali 4f, 5d e 6d hanno energie paragonabili. Ad esempio il lantanio che ha numero atomico 57 ha configurazione [Xe] 5d1, 6s2 mentre l’elemento che lo segue ovvero il cerio che ha numero atomico 58 ha configurazione [Xe] 4f1, 5d1, 6s2.

Come per gli elementi del blocco s e del blocco p il raggio atomico diminuisce da sinistra a destra a causa di un aumento della carica nucleare effettiva all’aumentare del numero atomico. Il raggio atomico, come avviene per gli altri elementi aumenta dall’alto verso il basso lungo un gruppo.

Tuttavia, a causa della contrazione lantanidica l’aumento delle dimensioni tra i metalli 3 d e 4 d è molto maggiore che tra i metalli 4 d e 5 d

Vengono riportate le energie di prima, seconda e terza ionizzazione degli elementi del primo periodo del blocco d espresse in kJ/mol

Elemento 1a ionizzazione 2a ionizzazione 3a ionizzazione
Scandio 632 1245 2450
Titanio 659 1320 2721
Vanadio 650 1376 2873
Cromo 652 1635 2994
Manganese 716 1513 3258
Ferro 762 1563 2963
Cobalto 758 1647 3237
Nichel 736 1756 3400
Rame 744 1961 3560
Zinco 906 1736 3838

 

Il valore delle energie di ionizzazione di questi elementi sono elevati e in molti casi sono intermedi tra quelle degli elementi del blocco s e quelle del blocco p pertanto gli elementi di transizione sono meno elettropositivi rispetto agli elementi del blocco s. L’aumento dell’energia di ionizzazione dei metalli del blocco d rispetto a quella dei metalli alcalini è dovuta a un minore raggio atomico e a una carica nucleare maggiore.

L’incremento dell’energia di ionizzazione non è così lineare e marcato rispetto a quello degli elementi del blocco s e del blocco p.

L’energia di ionizzazione aumenta a causa dell’aumento della carica nucleare con il numero atomico all’inizio della serie ma aumenta anche l’effetto schermante che tende a diminuire l’attrazione dovuta alla carica nucleare. Questi due effetti competitivi portano ad un aumento piuttosto graduale delle energie di ionizzazione in ogni serie di transizione.

Procedendo da sinistra a destra lungo un periodo aumenta l’elettronegatività e diminuisce l’entalpia di idratazione del catione mentre procedendo dall’alto verso il basso lungo un gruppo aumenta l’elettronegatività e diminuisce l’entalpia di idratazione del catione

proprietà periodiche

Coerentemente con questa tendenza, i metalli di transizione diventano meno reattivi da sinistra a destra lungo un gruppo. Le energie di ionizzazione relativamente alte e le elettronegatività e le entalpie di idratazione relativamente basse sono tutti fattori importanti che conferiscono scarsa reattività a metalli come il platino e l’oro.

 

 

 

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Author: Chimicamo

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