In base a quali caratteristiche sono classificati gli elementi?

La tavola periodica degli elementi è una tabella con colonne (verticali) e righe (orizzontali).

Nella tabella ci sono 7 colonne o gruppi fondamentali indicati con i numeri romani da I a VII, più il gruppo chiamato 0 (zero); in tutto quindi 8 colonne. Tra il secondo e il terzo gruppo ci sono gli elementi detti di transizione. Tutti gli elementi dello stesso gruppo hanno caratteristiche chimiche simili. Gli elementi sono disposti in 7 righe, dette periodi. Il primo periodo contiene solo due elementi, l’idrogeno (H) e l’elio (He); il secondo e il terzo ne contengono 8; il quarto e il quinto 18 elementi; il sesto e il settimo contengono anche gli elementi riportati nella parte inferiore della tavola periodica. Nella tavola periodica gli elementi sono disposti in ordine crescente secondo il numero atomico, che, come sai, indica il numero dei protoni, ma anche il numero degli elettroni dell’atomo.

Esamina la configurazione elettronica del litio e del sodio (38). Il litio (Li) e il sodio (Na) appartengono entrambi al I gruppo. Entrambi possiedono 1 solo elettrone nell’orbitale più esterno; puoi pensare perciò che anche per gli altri elementi del I gruppo accada così.

Osserva ora la configurazione elettronica del berillio e del magnesio (39). Il berillio (Be) e il magnesio (Mg) appartengono al II gruppo. Entrambi presentano due elettroni nell’orbitale più esterno; anche in questo caso sei autorizzato a pensare che tutti gli elementi del II gruppo abbiano questa caratteristica.

Gli elementi del III gruppo hanno 3 elettroni nell’orbitale più esterno, quelli del IV ne hanno 4 e così via sino a quelli del VII gruppo che ne hanno 7. Gli elementi del gruppo 0 hanno l’ultimo “guscio” al completo, con il numero massimo di elettroni possibile, per esempio 2 per l’elio e 8 per il neon e l’argon. Questa caratteristica li rende particolarmente stabili: non si uniscono a nessun elemento, non formano quindi nessun composto e anche la loro molecola è monoatomica (formata cioè da un solo atomo); sono detti gas nobili. Gli elementi del primo gruppo, chiamati metalli alcalini e quelli del settimo gruppo, chiamati alogeni, sono particolarmente importanti perché reagiscono facilmente tra loro formando una gran serie di composti.

L’idrogeno ha caratteristiche sue proprie e non viene classificato né come metallo né come alogeno. Gli elementi dello stesso gruppo, dunque, hanno in comune il numero di elettroni presenti nell’orbitale più esterno. La capacità di reagire con altri elementi dipende proprio dal numero di tali elettroni, in particolare, possedere otto elettroni nell’ultimo guscio rende stabili e per niente reattivi gli elementi.

Osserva la configurazione elettronica dell’idrogeno (H), dell’elio (He) e del litio (Li) (40) e consulta la tavola periodica. Sia l’idrogeno sia l’elio possiedono un solo orbitale occupato rispettivamente da 1 e 2 elettroni. Non ci sono altri elementi nel 1° periodo. Il litio ha il numero atomico 3 e appartiene al 2° periodo. Esso possiede 2 orbitali; come sai già il secondo orbitale può contenere fino a 8 elettroni, perciò l’ultimo elemento del 2° periodo, che è il neon (Ne), ha 10 (2+8) elettroni. Gli elementi dello stesso periodo, dunque, hanno in comune il numero di orbitali contenenti elettroni. Il numero dei periodi della tavola periodica è sette, tanti quanti sono gli orbitali possibili.

Immagina di tracciare sulla tavola periodica una linea diagonale che passa per i seguenti elementi: boro (B), silicio (Si), arsenico (As), tellurio (Te). Avrai a sinistra gli elementi metallici, a destra gli elementi non metallici.

I metalli sono tutti dotati di una particolare lucentezza, sono plastici, si possono cioè piegare e deformare permanentemente, sono buoni conduttori del calore e dell’elettricità. Sono metalli comunemente usati il ferro, l’alluminio, il rame, lo stagno, il piombo, lo zinco. Sono metalli preziosi l’argento, l’oro, il platino.

I non metalli presentano caratteristiche opposte: sono opachi, fragili, si rompono se si tenta di piegarli, non conducono né calore né elettricità. Sono non metalli l’ossigeno, il carbonio, lo zolfo, l’azoto, il cloro.

I metalli, oltre alle proprietà comuni, possiedono proprietà specifiche che li rendono adatti per usi pratici diversi e che permettono di distinguerli l’uno dell’altro: il colore, la densità, la temperatura di fusione, la malleabilità, cioè la capacità di essere ridotti in lamelle sottili, la duttilità, cioè la capacità di essere ridotti in fili senza rompersi.