capitolo 8 - ivano coccorullo · configurazione elettronica di cationi ed anioni na [ne]3s1 na+...
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La tavola periodica
Capitolo 8
Scoperta degli elementi
ns1
ns2
ns2 n
p1
ns2 n
p2
ns2 n
p3
ns2 n
p4
ns2 n
p5
ns2 n
p6
d1
d5
d10
4f
5f
Configurazione elettronica fondamentale degli elementi
Classificazione degli elementi
Configurazione elettronica di cationi ed anioni
Na [Ne]3s1 Na+ [Ne]
Ca [Ar]4s2 Ca2+ [Ar]
Al [Ne]3s23p1 Al3+ [Ne]
Gli atomi perdono elettroni così il catione ha una configurazione elettronica esterna di gas nobile.
H 1s1 H- 1s2 or [He]
F 1s22s22p5 F- 1s22s22p6 or [Ne]
O 1s22s22p4 O2- 1s22s22p6 or [Ne]
N 1s22s22p3 N3- 1s22s22p6 or [Ne]
Gli atomi acquistano elettroni in modo che l’anione abbia una configurazione elettronica esterna di gas nobile.
degli elementi rappresentativi
+1
+2
+3
-1
-2
-3
Cationi ed anioni degli elementi rappresentativi
Na+: [Ne] Al3+: [Ne] F-: 1s22s22p6 o [Ne]
O2-: 1s22s22p6 o [Ne] N3-: 1s22s22p6 o [Ne]
Na+, Al3+, F-, O2-, e N3- sono tutti isoelettronici con Ne
Quale atomo neutro è isoelettronico con H- ?
H-: 1s2 stessa configurazione elettronica di He
Configurazione elettronica dei cationi dei metalli di transizione
Quando un catione è formato da un atomo di un metallo di transizione, gli elettroni sono sempre rimossi prima dagli orbitali ns e poi dagli orbitali (n – 1)d.
Fe: [Ar]4s23d6
Fe2+: [Ar]4s03d6 o [Ar]3d6
Fe3+: [Ar]4s03d5 o [Ar]3d5
Mn: [Ar]4s23d5
Mn2+: [Ar]4s03d5 o [Ar]3d5
Carica Nucleare Effettiva (Zeff) è la “carica positiva” effettivamente sentita da un elettrone.
Na
Mg
Al
Si
11
12
13
14
10
10
10
10
1
2
3
4
186
160
143
132
Zeff e– interni Z Raggio (pm)
Zeff = Z - σ 0 < σ < Z (σ = costante di schermo)
Zeff ≈ Z – numero degli elettroni interni
Carica Nucleare Effettiva (Zeff)
aumenta Zeff
aum
enta
Zef
f
Raggio Atomico
Raggi Atomici
Confronto tra Raggi Atomici e Raggi Ionici
Il Catione è sempre più piccolo dell’atomo di provenienza. L’Anione è sempre più grande dell’atomo da cui deriva.
8.3
8.3
I Raggi (in pm) degli ioni degli elementi più comuni
Chimica in Azione: Il 3° Elemento Liquido?
Liquid? 113 elementi, 2 sono liquidi a 250C – Br2 e Hg
223Fr, t1/2 = 21 minuti
L’energia di ionizzazione è l’energia minima (kJ/mol) richiesta per rimuovere un elettrone da un atomo gassoso nel suo stato fondamentale.
I1 + X (g) X+(g) + e-
I2 + X+(g) X2+
(g) + e-
I3 + X2+(g) X3+
(g) + e-
I1 Energia di prima ionizzazione
I2 Energia di seconda ionizzazione
I3 Energia di terza ionizzazione
8.4
I1 < I2 < I3
Riempimento livello n=1
Riempimento livello n=2
Riempimento livello n=3
Riempimento livello n=4 Riempimento livello n=5
Variazione dell’energia di prima ionizzazione con il numero atomico
Andamento generale delle energie di prima ionizzazione
Aumento dell’energia di prima ionizzazione
Aum
ento
del
l’en
ergi
a di
prim
a io
nizz
azio
ne
L’Affinità eletronica è l’inverso della variazione di energia che avviene quando un elettrone da un atomo, allo stato gassoso, per formare un anione.
X (g) + e- X-(g)
8.5
F (g) + e- X-(g)
O (g) + e- O-(g)
ΔH = -328 kJ/mol EA = +328 kJ/mol
ΔH = -141 kJ/mol EA = +141 kJ/mol
Variazione delll’affinità elettrica con il numero atomico (H – Ba)
Relazioni diagonali nella tavola periodica
Elementi del Gruppo 1A (ns1, n ≥ 2)
M M+1 + 1e-
2M(s) + 2H2O(l) 2MOH(aq) + H2(g)
4M(s) + O2(g) 2M2O(s)
Aum
ento
del
la re
attiv
vità
Elementi del Gruppo 1A (ns1, n ≥ 2)
Elementi del Gruppo 2A (ns2, n ≥ 2)
M M+2 + 2e-
Be(s) + 2H2O(l) Nessuna Reazione
Aum
ento
del
la re
attiv
ità
8.6
Mg(s) + 2H2O(g) Mg(OH)2(aq) + H2(g)
M(s) + 2H2O(l) M(OH)2(aq) + H2(g) M = Ca, Sr, or Ba
Elementi del Gruppo 2A (ns2, n ≥ 2)
Elementi del Gruppo 3A (ns2np1, n ≥ 2)
4Al(s) + 3O2(g) 2Al2O3(s)
2Al(s) + 6H+(aq) 2Al3+
(aq) + 3H2(g)
Elementi del Gruppo 3A (ns2np1, n ≥ 2)
Elementi del Gruppo 4A (ns2np2, n ≥ 2)
Sn(s) + 2H+(aq) Sn2+
(aq) + H2 (g)
Pb(s) + 2H+(aq) Pb2+
(aq) + H2 (g)
Elementi del Gruppo 4A (ns2np2, n ≥ 2)
Elementi del Gruppo 5A (ns2np3, n ≥ 2)
N2O5(s) + H2O(l) 2HNO3(aq)
P4O10(s) + 6H2O(l) 4H3PO4(aq)
Elementi del Gruppo 5A (ns2np3, n ≥ 2)
Elementi del Gruppo 6A (ns2np4, n ≥ 2)
SO3(g) + H2O(l) H2SO4(aq)
Elementi del Gruppo 6A (ns2np4, n ≥ 2)
Elementi del Gruppo 7A (ns2np5, n ≥ 2)
X + 1e- X-1
X2(g) + H2(g) 2HX(g)
Aum
ento
di r
eatti
vità
Elementi del Gruppo 7A (ns2np5, n ≥ 2)
Elementi del Gruppo 8A (ns2np6, n ≥ 2)
Sottolivelli ns e np completi. Energie di ionizzazione più alte tra tutti gli elementi. Nessuna tendenza ad accettare elettroni extra.
Proprietà degli ossidi attraverso un periodo
Basiche Acide
Chimica in Azione: Scoperta dei Gas Nobili
Sir William Ramsay