Tavola periodica

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La tavola periodica degli elementi è lo schema col quale vengono ordinati gli atomi sulla base del loro numero atomico Z. Ideata dal chimico russo Dimitrij Mendeleev nel 1869, contemporaneamente ed indipendentemente dal chimico tedesco Julius Lothar Meyer (1830 - 1895), inizialmente contava numerosi spazi vuoti, previsti per gli elementi che sarebbero stati scoperti in futuro, taluni nella seconda metà del 1900.

La tavola periodica si articola in gruppi e periodi:

• Ogni gruppo (colonne della tabella) comprende gli elementi che hanno la stessa configurazione elettronica esterna (modo in cui gli elettroni si dispongono attorno al nucleo). All'interno di ogni gruppo si trovano elementi con caratteristiche simili.
  
• Ogni periodo (righe delle tabella) inizia con un elemento il cui atomo ha come configurazione elettronica esterna un elettrone di tipo s, o ns dove n è il numero quantico principale, e procedendo verso gli atomi successivi del periodo, il numero atomico Z aumenta di una unità ad ogni passaggio.

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[modifica] L'invenzione della tavola periodica

Nell'antica Grecia, si credeva che ci fossero solo quattro elementi, aria, fuoco, terra ed acqua: ad ogni modo questa teoria venne tralasciata quando i veri elementi chimici cominciarono ad essere scoperti. Gli scienziati avevano però bisogno di una banca dati facilmente accessibile e organizzata in maniera schematica che permettesse loro di registrare e studiare gli elementi chimici, e questo portò all'introduzione della tavola periodica.

La necessità di ordinare le conoscenze che venivano accumulandosi sugli atomi venne sentita fin dai primordi della chimica, e Lavoisier propose (nel 1789) una prima forma di sistematica chimica. Bisogna, però, aspettare all'incirca il 1870 affinché si giunga al modello che, con le opportune aggiunte, è utilizzato ai giorni nostri.

La tavola originaria fu creata prima della scoperta delle particelle subatomiche o della formulazione delle teorie attuali per quanto riguarda la meccanica quantistica e l'atomo.

Se gli elementi vengono disposti in ordine crescente di numero atomico, inserendo in seguito altre proprietà, si può notare una ondulazione o una periodicità di queste proprietà in funzione del numero atomico dell'elemento stesso. Il primo che riconobbe queste ricorrenze fu il chimico tedesco Johann Wolfgang Döbereiner, che, nel 1829, per primo notò una certa quantità di triadi, gruppi di tre elementi con queste similarità.

A questa intuizione fece seguito l'inglese John Newlands, che sottolineò (nel 1865) come gli elementi di tipo simile fossero ricorrenti ad intervalli regolari di 8 posizioni, che lui assimilò alle ottave musicali, anche se questa sua cosiddetta legge delle ottave venne messa in ridicolo dai suoi contemporanei.

Fu proprio in quel periodo che Meyer e Mendeleev, indipendentemente l'uno dall'altro, assunsero erroneamente il peso atomico come parametro nella classificazione periodica degli elementi (successivamente si dimostrò che la sequenza corretta era in ordine crescente di numero atomico anzichè di peso atomico). Meyer pubblicò i propri risultati qualche mese dopo Mendeleev, ed è per questo che molto spesso ci si riferisce alla tavola periodica degli elementi col solo nome di quest'ultimo. Egli insinuò anche che esistessero altri elementi, al momento non conosciuti, che occupavano le celle vuote della tabella; teoria che trovò conferme con la scoperta della struttura elettronica degli elementi tra la fine del XIX e gli inizi del XX secolo.

Negli anni '40, Seaborg identificò i primi 5 attinoidi, che sono stati sistemati all'interno della tabella, o, in alcuni casi, al di sotto, come si può vedere dallo schema. Dal 2003 la IUPAC ha attribuito il nome definitivo alla serie 4f dei lantanoidi Ln e 5f degli attinoidi An. ^{[1] [2]}

La ragione della particolare periodicità per serie di lunghezza diversa (2, 8 , 8, 18, 18, 32, 32) è stata scoperta solo in seguito (ad opera principalmente di Niels Bohr), ed è da ricercarsi nel massimo riempimento possibile degli orbitali atomici da parte degli elettroni, che ha valore diverso a secondo del tipo di orbitale interessato, e al modo in cui si susseguono i diversi tipi orbitali per numeri atomici crescenti: si hanno infatti al massimo due elettroni per orbitale di tipo s, al più sei elettroni per orbitali di tipo p, al più dieci per orbitali d, ed al più quattordici per orbitali tipo f; inoltre gli orbitali si possono susseguire solo nell'ordine: s s p s p s d p s d p s f d p s f d p s (secondo la regola di Aufbau). Si ha che diversi gradi di riempimento dell'orbitale più esterno corrisponde una diversa reattività dell'intero atomo, in modo che ad orbitali "completi" corrisponde la configurazione energetica più stabile e quindi una reattività nulla, e a orbitale esterno parzialmente "completo" corrispondono reattività via via maggiori quanto più il numero di elettroni si allontana da quello di una configurazione stabile: questa diversa reattività a livello macroscopico va a determinare molte delle proprietà chimiche dell'elemento, che si ripetono in modo simile tra elementi di numero atomico Z crescente secondo tali regole periodiche. Pertanto, in sintesi, si ha che a diversi numeri atomici (ossia ad elementi diversi ordinati per massa) corrispondono diverse proprietà chimiche macroscopiche, che tuttavia si ripetono periodicamente in modo simile quando si incontrano configurazioni elettroniche simili per stabilità energetica, e questo accade per analoghi gradi di riempimento dell'orbitale, che si ripetono con periodo variabile perché variabile è il massimo riempimento dei vari orbitali.

La forma corretta della tavola periodica degli elementi fu pertanto inizialmente determinata solo da osservazioni macroscopiche, senza conoscere la causa microscopica di tale forma altrimenti difficilmente spiegabile, e solo successivamente "confermata" con la scoperta della struttura microscopica degli atomi e quindi della loro modalità di reazione fra loro.

[modifica] Voci correlate

• Gruppo della tavola periodica
• Periodo della tavola periodica
• Tavola periodica verticale
• Kalzium - programma di KDE

[modifica] Referenze

[modifica] Collegamenti esterni

• La Tavola Periodica degli Elementi. Origine e significato dei nomi
• Tavola periodica dinamica

• Portale Chimica: Il portale della scienza della composizione, delle proprietà e delle trasformazioni della materia