More on the Mendeleev’s Periodic Table

Le somiglianze tra le proprietà macroscopiche all’interno di ciascuna delle famiglie chimiche portano ad aspettarsi somiglianze microscopiche pure. Gli atomi di sodio dovrebbero essere simili in qualche modo agli atomi di litio, potassio e altri metalli alcalini. Ciò potrebbe spiegare le reattività chimiche correlate e composti analoghi di questi elementi.

Secondo la teoria atomica di Dalton, diversi tipi di atomi possono essere distinti dalle loro masse relative (pesi atomici). Pertanto sembra ragionevole aspettarsi qualche correlazione tra questa proprietà microscopica e il comportamento chimico macroscopico. Puoi vedere che esiste una tale relazione elencando i simboli per la prima dozzina di elementi in ordine di aumento della massa relativa. Ottenendo pesi atomici, abbiamo

Gli elementi che appartengono a famiglie che abbiamo già discusso sono indicati ombreggiando attorno ai loro simboli. Il secondo, il terzo e il quarto elemento della lista (He, Li e Be) sono rispettivamente un gas nobile, un metallo alcalino e un metallo alcalino-terroso. Esattamente la stessa sequenza viene ripetuta otto elementi più tardi (Ne, Na e Mg), ma questa volta un alogeno (F) precede il gas nobile. Se una lista fosse fatta di tutti gli elementi, troveremmo la sequenza alogena, gas nobile, metallo alcalino e metallo alcalino-terroso diverse volte.

Dmitri Ivanovich Mendeleev propose la legge periodica dietro la sua compilazione della tavola periodica. Questa legge afferma che quando gli elementi sono elencati in ordine crescente di pesi atomici, le loro proprietà variano periodicamente. Cioè, elementi simili non hanno pesi atomici simili. Piuttosto, mentre scendiamo in un elenco di elementi in ordine di pesi atomici, le proprietà corrispondenti sono osservate a intervalli regolari. Per enfatizzare questa ripetizione periodica di proprietà simili, Mendeleev ha disposto i simboli e i pesi atomici degli elementi nella tabella mostrata di seguito. Ogni colonna verticale di questa tavola periodica contiene un gruppo o una famiglia di elementi correlati. I metalli alcalini sono nel gruppo I (Gruppe I), le terre alcaline nel gruppo II, i calcogeni nel gruppo VI e gli alogeni nel gruppo VII. Mendeleev non era del tutto sicuro di dove mettere i metalli delle monete, e quindi appaiono due volte. Ogni volta, tuttavia, rame, argento e oro sono disposti in una colonna verticale. I gas nobili furono scoperti quasi un quarto di secolo dopo la pubblicazione della prima tavola periodica di Mendeleev, ma anche loro si adattano alla disposizione periodica. Nel costruire il suo tavolo, Mendeleev ha scoperto che a volte non c’erano abbastanza elementi per riempire tutti gli spazi disponibili in ogni riga o punto orizzontale. Quando questo era vero, presumeva che alla fine qualcuno avrebbe scoperto l’elemento o gli elementi necessari per completare un periodo. Mendeleev ha quindi lasciato spazi vuoti per gli elementi non scoperti e ha predetto le loro proprietà facendo una media delle caratteristiche di altri elementi nello stesso gruppo.

Come esempio di questo processo predittivo, guarda la quarta riga numerata (Reihen). Scandium (Sc) era sconosciuto nel 1872; quindi il titanio (Ti) seguiva il calcio (Ca) in ordine di pesi atomici. Ciò avrebbe posto il titanio sotto il boro (B) nel gruppo III, ma Mendeleev sapeva che l’ossido più comune di titanio, TiO2, aveva una formula simile a un ossido di carbonio CO2, piuttosto che di boro, B2O3. Pertanto ha posto il titanio sotto il carbonio nel gruppo IV. Ha proposto che un elemento sconosciuto, ekaboron, alla fine si sarebbe trovato per adattarsi al di sotto del boro. (Il prefisso eka significa ” sotto.”) Le proprietà previste per ekaboron sono mostrate nella seguente tabella. Hanno concordato notevolmente con quelli misurati sperimentalmente per scandio quando è stato scoperto 7 anni dopo. Questo accordo è stata la prova convincente che una tavola periodica è un buon modo per riassumere un gran numero di macroscopici, fatti sperimentali.

Tabella \(\PageIndex{1}\). Confronto delle previsioni di Mendeleev con le proprietà osservate dell’elemento Scandio.

* Mendeleev usato il nome di “eka”boro, perché lo spazio vuoto in cui l’elemento si deve adattare era “al di sotto” boro nella sua tavola periodica.

† Il valore moderno del peso atomico dello scandio è 44,96.

La tavola periodica moderna differisce in qualche modo dalla versione originale di Mendeleev. Contiene più di 40 elementi aggiuntivi e le sue righe sono più lunghe invece di essere schiacciate l’una sotto l’altra in colonne sfalsate. Ad esempio, la quarta e la quinta riga di Mendeleev sono entrambe contenute nel quarto periodo della tabella moderna. Questo finisce per posizionare gallio, non scandio sotto il boro nella tavola periodica. Questo riarrangiamento è dovuto alla teoria sulla struttura elettronica degli atomi, in particolare alle idee sugli orbitali e alla relazione della configurazione elettronica con la tavola periodica. L’idea estremamente importante di gruppi verticali di elementi correlati è ancora mantenuta, così come i numeri di gruppo di Mendeleev. Questi ultimi appaiono come numeri romani nella parte superiore di ogni colonna nella tabella moderna.

Mendeleev era un chimico straordinario che era in grado di compilare il più grande strumento chimico di tutti i tempi. Egli non era il solo a compilare gli elementi, e molti altri grandi chimici hanno contribuito troppo. L’idea degli elementi è iniziata oltre 5.000 anni fa e ha iniziato a prendere finalmente forma solo 200 anni fa con la tavola periodica di Mendeleev. Tuttavia, non era la fine della formazione della tavola periodica. È cambiato nel tempo e continua a trasformarsi man mano che vengono scoperti sempre più elementi.

Da ChemPRIME: 4.2: La tavola periodica