già chimici lavorato per purificare i minerali e le scoperte più elementi, si sono resi conto che i vari elementi possono essere raggruppati per le loro chimica simile comportamento. Uno di questi raggruppamenti include litio (Li), sodio (Na) e potassio (K): questi elementi sono tutti lucidi, conducono bene il calore e l’elettricità e hanno proprietà chimiche simili. Un secondo raggruppamento comprende calcio (Ca), stronzio (Sr) e bario (Ba), che sono anche brillanti, buoni conduttori di calore ed elettricità e hanno proprietà chimiche in comune. Tuttavia, le proprietà specifiche di questi due raggruppamenti sono notevolmente diverse l’una dall’altra. Ad esempio: Li, Na e K sono molto più reattivi di Ca, Sr e Ba; Li, Na e K formano composti con ossigeno in un rapporto di due dei loro atomi a un atomo di ossigeno, mentre Ca, Sr e Ba formano composti con uno dei loro atomi a un atomo di ossigeno. Fluoro (F), cloro (Cl), bromo (Br) e iodio (I) presentano anche proprietà simili tra loro, ma queste proprietà sono drasticamente diverse da quelle di uno qualsiasi degli elementi sopra.

Dimitri Mendeleev in Russia (1869) e Lothar Meyer in Germania (1870) riconobbero indipendentemente che esisteva una relazione periodica tra le proprietà degli elementi noti in quel momento. Entrambe le tabelle pubblicate con gli elementi disposti in base alla crescente massa atomica. Ma Mendeleev è andato un passo oltre Meyer: Ha usato il suo tavolo per prevedere l’esistenza di elementi che avrebbero le proprietà simili a alluminio e silicio, ma erano ancora sconosciuti. Le scoperte del gallio (1875) e del germanio (1886) fornirono un grande sostegno al lavoro di Mendeleev. Sebbene Mendeleev e Meyer abbiano avuto una lunga disputa sulla priorità, i contributi di Mendeleev allo sviluppo della tavola periodica sono ora più ampiamente riconosciuti (Figura 1).

Figura 1. (a) Dimitri Mendeleev è ampiamente accreditato per aver creato (b) la prima tavola periodica degli elementi. (credito a: modifica del lavoro di Serge Lachinov; credito b: modifica del lavoro di “Den fjättrade ankan” / Wikimedia Commons)

È possibile visualizzare la trascrizione di “The Periodic Table: Crash Course Chemistry #4” qui (si apre in una nuova finestra).

Nel ventesimo secolo, divenne evidente che la relazione periodica coinvolgeva i numeri atomici piuttosto che le masse atomiche. L’affermazione moderna di questa relazione, la legge periodica, è la seguente: le proprietà degli elementi sono funzioni periodiche dei loro numeri atomici. Una tavola periodica moderna organizza gli elementi in ordine crescente dei loro numeri atomici e raggruppa gli atomi con proprietà simili nella stessa colonna verticale (Figura 2). Ogni casella rappresenta un elemento e contiene il suo numero atomico, il simbolo, la massa atomica media e (a volte) il nome. Gli elementi sono disposti in sette righe orizzontali, chiamate periodi o serie, e 18 colonne verticali, chiamate gruppi. I gruppi sono etichettati nella parte superiore di ogni colonna. Negli Stati Uniti, le etichette erano tradizionalmente numeri romani con lettere maiuscole. Tuttavia, IUPAC raccomanda di utilizzare i numeri da 1 a 18 e queste etichette sono più comuni. Affinché la tabella si adatti a una singola pagina, parti di due righe, per un totale di 14 colonne, vengono solitamente scritte sotto il corpo principale della tabella.

Figura 2. Gli elementi nella tavola periodica sono organizzati in base alle loro proprietà.

Molti elementi differiscono notevolmente nelle loro proprietà chimiche e fisiche, ma alcuni elementi sono simili nei loro comportamenti. Ad esempio, molti elementi appaiono lucidi, sono malleabili (in grado di deformarsi senza rompersi) e duttili (possono essere aspirati in fili) e conducono bene il calore e l’elettricità. Altri elementi non sono lucenti, malleabili o duttili e sono poveri conduttori di calore ed elettricità. Possiamo ordinare gli elementi in grandi classi con proprietà comuni: metalli (elementi che sono lucidi, malleabili, buoni conduttori di calore ed elettricità—ombreggiato giallo); non metalli( elementi che appaiono opachi, poveri conduttori di calore ed elettricità—ombreggiato verde); e metalloidi (elementi che conducono il calore e l’elettricità moderatamente bene, e possiedono alcune proprietà dei metalli e alcune proprietà dei non metalli-viola ombreggiato).

Gli elementi possono anche essere classificati negli elementi del gruppo principale (o elementi rappresentativi) nelle colonne etichettate 1, 2 e 13-18; i metalli di transizione nelle colonne etichettate 3-12; e i metalli di transizione interni nelle due righe nella parte inferiore della tabella (gli elementi della riga superiore sono chiamati lantanidi e gli elementi della riga inferiore sono attinidi; Figura 3). Gli elementi possono essere ulteriormente suddivisi per proprietà più specifiche, come la composizione dei composti che formano. Ad esempio, gli elementi del gruppo 1 (la prima colonna) formano composti costituiti da un atomo dell’elemento e un atomo di idrogeno. Questi elementi (tranne l’idrogeno) sono noti come metalli alcalini e hanno tutti proprietà chimiche simili. Gli elementi del gruppo 2 (la seconda colonna) formano composti costituiti da un atomo dell’elemento e due atomi di idrogeno: questi sono chiamati metalli alcalino-terrosi, con proprietà simili tra i membri di quel gruppo. Altri gruppi con nomi specifici sono i pnictogeni (gruppo 15), i calcogeni (gruppo 16), gli alogeni (gruppo 17) e i gas nobili (gruppo 18, noti anche come gas inerti). I gruppi possono anche essere riferiti dal primo elemento del gruppo: ad esempio, i calcogeni possono essere chiamati gruppo di ossigeno o famiglia di ossigeno. L’idrogeno è un elemento unico e non metallico con proprietà simili agli elementi del gruppo 1 e del gruppo 17. Per questo motivo, l’idrogeno può essere mostrato nella parte superiore di entrambi i gruppi, o da solo.

Figura 3. La tavola periodica organizza gli elementi con proprietà simili in gruppi.

Nello studio della tavola periodica, si potrebbe avere notato qualcosa atomica masse di alcuni elementi. L’elemento 43 (tecnezio), l’elemento 61 (promezio) e la maggior parte degli elementi con numero atomico 84 (polonio) e superiore hanno la loro massa atomica data tra parentesi quadre. Questo viene fatto per elementi che consistono interamente di isotopi radioattivi instabili (imparerai di più sulla radioattività nel modulo di chimica nucleare). Un peso atomico medio non può essere determinato per questi elementi perché i loro radioisotopi possono variare significativamente in abbondanza relativa, a seconda della fonte, o potrebbero anche non esistere in natura. Il numero tra parentesi quadre è il numero di massa atomica (e massa atomica approssimativa) dell’isotopo più stabile di quell’elemento.

Glossario

attinidi: interno di metalli di transizione in fondo le ultime due righe della tabella periodica

metalli alcalini: elemento nel gruppo 1

alcalino-metallo: elemento nel gruppo 2

chalcogen: elemento nel gruppo 16

gruppo: colonna verticale della tavola periodica

alogena: elemento nel gruppo 17

gas inerte: (anche, gas nobili) elemento nel gruppo 18

interno in metallo di transizione: (anche, lantanidi o di attinidi) elemento in fondo due righe; se nella prima riga, chiamato anche lantanidi, se in seconda fila, chiamato anche attinidi

lantanidi: interno di metalli di transizione in cima le ultime due righe della tabella periodica

il principale elemento del gruppo: (anche, elemento rappresentativo) elemento nelle colonne 1, 2, 12-18

metallo: elemento che è lucente, malleabile, buon conduttore di elettricità e di calore

arsenito: elemento che conduce il calore e l’elettricità moderatamente, e possiede alcune proprietà dei metalli e di alcune proprietà dei metalloidi

un gas nobile: (anche, gas inerte) elemento nel gruppo 18

metalloide: elemento che appare opaco, povero conduttore di calore ed elettricità

periodo: (anche, serie) riga orizzontale della tabella periodo

legge periodica: proprietà degli elementi sono funzione periodica dei loro numeri atomici.

tavola periodica: tabella degli elementi che pone gli elementi con proprietà chimiche simili vicino insieme

pnictogen: elemento nel gruppo 15

elemento rappresentativo: (anche, principale elemento del gruppo) elemento nelle colonne 1, 2, 12-18

serie: (anche, periodo) riga orizzontale della tabella periodo

di metalli di transizione: elemento colonne 3-11