Chimica
Tavola periodica degli elementi
Tutti e 118 gli elementi, con la ricerca per nome, simbolo o numero atomico. Tocca una casella per aprire la scheda completa: massa, configurazione elettronica, elettronegatività, densità, temperature di fusione ed ebollizione, energia di ionizzazione, raggio atomico, stati di ossidazione e anno di scoperta.
Come si legge la tavola periodica
Gli elementi sono ordinati per numero atomico crescente, cioè per numero di protoni, e non per massa: è l'ordinamento che Moseley dimostrò corretto nel 1913, e che sistema le poche coppie — argon e potassio, cobalto e nichel, tellurio e iodio — dove la massa direbbe il contrario. Le righe si chiamano periodi e contano i livelli energetici occupati; le colonne si chiamano gruppi e raccolgono elementi con gli stessi elettroni nel livello più esterno, quindi con lo stesso comportamento chimico.
Da questa disposizione discendono tutte le proprietà periodiche. Scendendo lungo un gruppo il raggio atomico cresce, perché si aggiungono livelli, e l'elettronegatività cala; percorrendo un periodo da sinistra a destra il raggio si contrae, perché la carica nucleare cresce senza aggiungere livelli, e l'elettronegatività sale fino al fluoro, che è l'elemento più elettronegativo di tutti. L'energia di ionizzazione segue l'andamento opposto al raggio: più un elettrone è lontano e schermato, meno energia serve a strapparlo.
Le due righe staccate in basso non sono un capriccio tipografico: lantanidi e attinidi riempiono gli orbitali f e, se stessero al loro posto, la tavola sarebbe larga trentadue colonne invece di diciotto. Per la stessa ragione non hanno un numero di gruppo. Gli ultimi elementi della settima riga sono stati sintetizzati pochi atomi alla volta e di molte loro proprietà non esiste una misura: dove il dato manca, qui il campo resta vuoto invece di riportare una previsione.
Errori frequenti
- Confondere numero atomico e massa atomica: il primo conta i protoni ed è un intero, la seconda è una media pesata sugli isotopi naturali e quasi mai è intera.
- Dare per scontato che l'energia di ionizzazione cali sempre scendendo lungo il gruppo: il cesio è l'elemento più facile da ionizzare, e il francio che gli sta sotto risale, per effetti relativistici.
- Cercare l'idrogeno fra i metalli alcalini perché sta nella prima colonna: ha un elettrone solo, come loro, ma è un non metallo e si comporta in modo del tutto diverso.
- Leggere la densità dei gas come quella dei solidi: qui è misurata a 0 °C e una atmosfera, e per l'idrogeno vale novantamila volte meno che per l'oro.
Domande frequenti
Perché gli elementi sono ordinati per numero atomico e non per massa?
Perché è il numero di protoni a determinare il comportamento chimico. Mendeleev ordinò per massa e fu costretto a qualche scambio per far tornare le famiglie; Moseley nel 1913 misurò direttamente la carica nucleare e mostrò che quegli scambi erano l'ordine giusto. Argon pesa più di potassio ma ha un protone in meno, e viene prima.
Che cosa sono i blocchi s, p, d e f?
Indicano quale tipo di orbitale l'ultimo elettrone va a occupare. Il blocco s sono le prime due colonne, il blocco p le ultime sei, il blocco d i metalli di transizione in mezzo, il blocco f le due righe staccate in basso. La posizione di un elemento nella tavola e la sua configurazione elettronica sono la stessa informazione scritta in due modi.
Perché lantanidi e attinidi stanno sotto la tavola?
Solo per ragioni di stampa. Appartengono al sesto e settimo periodo e andrebbero inseriti fra il gruppo 3 e il gruppo 4, ma questo renderebbe la tavola larga trentadue colonne. Staccarli la tiene leggibile su una pagina.
Perché alcune caselle hanno campi vuoti?
Perché quel dato non è mai stato misurato. Gli elementi dal 104 in su esistono per frazioni di secondo e in quantità di pochi atomi: la densità o il punto di fusione si possono prevedere con un calcolo, ma una previsione non è una misura, e qui non viene scritta come se lo fosse.
Quanti elementi esistono in natura?
Novantaquattro, fino al plutonio, anche se gli ultimi si trovano solo in tracce. Tecnezio e promezio, pur avendo numero atomico basso, non hanno isotopi stabili e in natura sono rarissimi. Dal 95 in poi sono tutti prodotti artificialmente.
Le proprietà riportate, e da dove vengono
Le masse atomiche sono i pesi atomici convenzionali IUPAC; per gli elementi senza isotopi stabili è il numero di massa dell'isotopo a vita più lunga, che è quello che stampa il libro di testo. L'elettronegatività è sulla scala di Pauling. Le densità sono in g/cm³, misurate a temperatura ambiente per i solidi e i liquidi e a 0 °C e una atmosfera per i gas. Le temperature di fusione ed ebollizione sono in kelvin, l'energia di prima ionizzazione in kJ/mol, il raggio atomico in picometri. La configurazione elettronica è scritta in forma abbreviata, a partire dal gas nobile precedente.