Proprietà periodiche

Il fisico inglese Henry G. Moseley ( 1887- 1915) stabilì sperimentalmente che le proprietà degli elementi sono funzione del loro numero atomico e non della loro massa, nel senso che talune proprietà si ripresentano periodicamente mano a mano che aumenta il numero atomico: si può ritenere verosimile che il progressivo riempimento degli orbitali sia responsabile di tale fenomeno.  La periodicità delle proprietà fisiche e chimiche degli elementi risulta particolarmente utile nel poter confrontare, sulla base della posizione che l’elemento occupa nella tavola periodica, alcune grandezze dette proprietà periodiche

Energia di ionizzazione. L’energia di ionizzazione è l’energia minima necessaria ad allontanare un elettrone da un atomo in fase gassosa che, a seguito della somministrazione di tale energia, diventa ione positivo. Ovvero:

X (gas) = X+ + 1 e

Tale energia di prima ionizzazione è nota anche come potenziale di ionizzazione.  L’andamento delle energie di ionizzazione è riportato in figura:

proprietà periodiche

A parte apparenti irregolarità si può affermare che l’energia di ionizzazione aumenta da destra a sinistra lungo un periodo e dal basso verso l’alto lungo un gruppo come può essere rilevato dalla seguente figura:

proprietà periodiche

il valore più basso di energia di ionizzazione si riscontra nel vertice inferiore sinistro della tavola periodica in corrispondenza del cesio, mentre il valore più elevato si ha nel vertice superiore destro in corrispondenza dell’elio.  Si può quindi prevedere che gli elementi dotati di bassa energia di ionizzazione diano ioni positivi  con maggiore facilità. L’energia di ionizzazione aumenta dal basso verso l’alto lungo un gruppo in quanto l’elettrone più esterno occupa progressivamente uno più vicino al nucleo risultandone, pertanto, maggiormente attratto.  L’energia di ionizzazione aumenta da sinistra verso destra lungo un periodo in quanto l’elettrone esterno subisce una maggiore attrazione stante la maggiore carica nucleare effettiva. Esistono, inoltre energie di seconda e terza ionizzazione, relative alle seguenti reazioni:
X+ = X2+ + 1 e

X2+ = X3+ + 1 e

Per un dato atomo le energie di seconda e terza ionizzazione sono sempre maggiori rispetto alla prima e ciò è in relazione al fatto che la rimozione di una carica negativa diventa più difficile mano a mano che aumenta la carica positiva della specie stessa: occorre, infatti, più energia per allontanare un elettrone da uno ione positivo che da un atomo.

Affinità elettronica. L’affinità elettronica è l’energia in gioco quando un elettrone si lega a un atomo in fase gassosa secondo la reazione:

X(gas) + 1 e = X(gas)

Una elevata affinità elettronica vuol dire che tale processo si accompagna alla liberazione di una grande quantità di energia, mentre un’affinità elettronica negativa vuol dire che per importare l’ elettrone all’atomo occorre spendere energia. In modo più formale l’affinità elettronica si definisce come:

Eae = E(X) – E(X) dove E(X) rappresenta l’energia dell’atomo X mentre E(X) rappresenta l’energia dello ione X considerati entrambi in fase gassosa. La figura mostra i valori dell’affinità elettronica di alcuni elementi.

proprietà periodiche

 

Si tratta di una grandezza il cui carattere periodico è meno spiccato rispetto a quello delle altre proprietà periodiche, ma ciò non toglie che si manifesti una tendenza generale:

Gli alogeni hanno la più alta affinità elettronica perché manca loro un solo elettrone per raggiungere la configurazione elettronica del gas nobile successivo; d’altra parte l’alto potenziale di ionizzazione degli alogeni indica che gli elettroni np  sono fortemente legati agli atomi e, quindi, è ragionevole pensare che un ulteriore elettrone risenta abbastanza fortemente dell’attrazione nucleare

Agli alogeni seguono ossigeno e zolfo per ragioni analoghe

I metalli alcalini hanno bassa affinità elettronica in accordo con il fatto che già l’ultimo elettrone dell’atomo neutro nell’orbitale ns  non è fortemente legato al nucleo

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Author: Chimicamo

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