La tavola periodica, che contiene tutti gli elementi chimici naturali e artificiali, è il pilastro centrale di qualsiasi classe di chimica. Questo metodo di classificazione risale a un libro di testo del 1869, scritto da Dmitri Ivanovich Mendeleev. Lo scienziato russo ha notato che quando scriveva gli elementi noti in ordine di peso atomico crescente, poteva facilmente ordinarli in righe in base a caratteristiche simili. Sorprendentemente, le somiglianze erano così distintive che Mendeleev riuscì a lasciare spazio a diversi elementi sconosciuti nella sua classificazione periodica.
Organizzazione periodica
Nella tavola periodica, un elemento è definito dal suo gruppo verticale e dal periodo orizzontale. Ogni periodo, numerato da uno a sette, contiene elementi di numero atomico crescente. A differenza dell'elenco originale di Mendeleev, la moderna tavola periodica si basa sul numero atomico o sul numero di protoni nel nucleo atomico di un elemento. Il numero di protoni è una scelta logica per organizzare gli elementi, poiché i protoni determinano l'identità chimica di un atomo, mentre il peso atomico varia con i diversi isotopi atomici. Diciotto colonne sono nella tavola periodica, solitamente indicate come gruppi. Ogni gruppo contiene diversi elementi che hanno proprietà fisiche simili a causa della loro struttura atomica sottostante.
Razionale Scientifico
L'atomo è la più piccola divisione della materia che mantiene la sua identità di elemento chimico; è di un nucleo centrale circondato da una nuvola di elettroni. Il nucleo ha una carica positiva dovuta ai protoni, che attraggono i piccoli elettroni carichi negativamente. Gli elettroni e i protoni sono in numero uguale per un atomo neutro. Gli elettroni sono organizzati in orbitali o gusci grazie ai principi della meccanica quantistica, che limitano il numero di elettroni in ciascun guscio. Le interazioni chimiche tra gli atomi di solito influenzano solo gli elettroni esterni nell'ultimo guscio, chiamati elettroni di valenza. Gli elementi in ciascun gruppo hanno lo stesso numero di elettroni di valenza, facendoli reagire in modo simile quando acquistano o perdono elettroni ad altri atomi. I gusci elettronici aumentano di dimensioni, causando l'aumento della dimensione del periodo della tavola periodica.
Metalli alcalini e alcalino terrosi
L'estrema sinistra della tavola periodica comprende due gruppi di metalli altamente reattivi. Ad eccezione dell'idrogeno, la prima colonna è costituita da metalli alcalini morbidi e lucenti. Questi metalli hanno un solo elettrone nel loro guscio di valenza, che viene facilmente donato a un altro atomo nelle reazioni chimiche. A causa della loro reattività esplosiva sia nell'aria che nell'acqua, i metalli alcalini si trovano raramente nella loro forma elementare in natura. Nel secondo gruppo, i metalli alcalino-terrosi hanno due elettroni di valenza, che li rendono leggermente più duri e meno reattivi. Tuttavia, questi metalli si trovano ancora raramente nella loro forma elementare.
Metalli di transizione
La maggior parte degli elementi nella tavola periodica sono classificati come metalli. I metalli di transizione si trovano al centro del tavolo, coprendo i gruppi da tre a 12. Questi elementi sono solidi a temperatura ambiente, eccetto il mercurio, e hanno il colore metallico e la malleabilità che ci si aspetta dai metalli. Poiché i gusci di valenza diventano così grandi, alcuni dei metalli di transizione vengono estratti dalla tavola periodica e aggiunti alla parte inferiore del grafico; questi conosciuti come Lantanidi e Attinidi. Molti dei metalli di transizione vicino alla parte inferiore della tavola periodica sono rari e instabili.
Metalloidi e non metalli
Sul lato destro della tavola periodica, una linea diagonale approssimativa divide i metalli a sinistra dai non metalli a destra. A cavallo di questa linea ci sono i metalloidi, come il germanio e l'arsenico, che hanno alcune proprietà metalliche. I chimici classificano tutti gli elementi a destra di questa linea di demarcazione come non metalli, ad eccezione del gruppo 18 all'estrema destra. Molti dei non metalli sono gassosi e tutti sono degni di nota per la loro tendenza ad acquisire elettroni e riempire i loro gusci di valenza.
Gas nobili
Il gruppo 18, all'estrema destra della tavola periodica, è composto interamente da gas. Questi elementi hanno gusci di valenza completi e non tendono né a guadagnare né a perdere elettroni. Di conseguenza, questi gas esistono quasi esclusivamente nella loro forma elementare. I chimici li classificano come gas nobili o inerti. Tutti i gas nobili sono incolori, inodori e non reattivi.