Chimica

La tavola periodica degli elementi e la base della chimica

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Tavola periodica degli elementi. Fonte: ptable.com

Quest’oggi parleremo di chimica e come primo argomento introduttivo di questa sezione, spiegheremo cos’è la tavola periodica degli elementi.

La tavola periodica è uno schema in cui sono ordinati gli elementi chimici per numero atomico e numero di elettroni e rappresenta uno strumento fondamentale per ogni studioso di questa materia.

In questo articolo introdurremo alcuni concetti basilari della chimica (fondamentali per poter comprendere la tavola degli elementi) e daremo qualche cenno storico ed informazione sul creatore.

Cenni storici e la genialità di Mendeleev

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Mendeleev
Dmitri Mendeleev, chimico russo creatore della tavola periodica degli elementi. Fonte: biography.com

Nel XIX secolo, diversi chimici cercarono di mettere in ordine gli elementi, tra questi: Newlands, Chancourtois, Mayer e tanti altri.
Tuttavia il primo a riuscire in questa impresa fu il chimico russo Dmitri Mendeleev, che nel 1870 riuscì ad individuare una certa periodicità nelle reazioni dei vari elementi e a proporre una tabella che rappresenta la prima tavola periodica, che fu utilizzata per prevedere l’esistenza di elementi chimici ancora non noti.

Mendeleev riuscì ad individuare una periodicità tra atomi di diversi elementi in base al loro peso atomico.
Esattamente egli mise in ordine gli elementi in base al loro peso ed una qual volta veniva individuato un elemento con proprietà simili, questo veniva incolonnato sotto a quello corrispettivo della riga precedente (ad esempio il Sodio – Na ha proprietà simili a quelle del Litio – Li, così quest’ultimo divenne il primo elemento della seconda riga).

Man mano che questa tabella venne stilata le colonne furono chiamati “gruppi” e le righe “periodi”.

La cosa veramente incredibile è che nonostante molti elementi non fossero ancora stati scoperti nel 1870, Mendeleev riuscì a prevederne l’esistenza grazie ai posti vuoti lasciati nella cosiddetta tabella.
Infatti se c’era uno spazio vuoto tra altre due caselle, significava che in quell’area c’era un elemento ancora non scoperto.
Questo fu proprio il caso del Germanio, che si trovava tra due elementi conosciuti in quell’epoca ovvero Silicio e Stagno.
Il chimico creatore della tavola periodica comprese che tra quei due elementi (Si, Sn) nel gruppo IV doveva esserci un altro elemento con peso atomico 72 che chiamò eka-silicio.

Basandosi su queste previsioni i chimici seppero cosa cercare e moltissimi degli elementi mancanti furono scoperti.

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Concetti base della chimica per la comprensione della tavola periodica

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atomo
Struttura dell’atomo. Fonte: maffucci.it

Intorno al 1900 alcuni scienziati inglesi individuarono una struttura base per la struttura atomica degli elementi, ancora utilizzata e alla base della chimica.
La materia come la conosciamo noi è formata da atomi che a loro volta sono formati da tre “mattoncini” (particelle subatomiche) base che differenziano le caratteristiche di ogni elemento.
Questi sono: protoni, neutroni ed elettroni.
I protoni hanno carica positiva, i neutroni sono privi di carica mentre gli elettroni possiedono carica negativa che è circa pari a quella positiva posseduta da un protone.
Di queste particelle quelle con massa maggiore sono protoni e neutroni che si trovano nel nucleo dell’atomo, mentre gli elettroni sono molto più piccoli, si trovano ad un incredibile distanza dal nucleo (e quindi occupano la maggior parte del volume dell’atomo) ed hanno una massa praticamente ininfluente.
Detto ciò conoscendo il numero di protoni e neutroni possiamo conoscere all’in circa la massa complessiva dell’atomo, mentre dagli elettroni dipendono le sue proprietà chimiche e la capacità di svolgere legami.

I concetti fondamentali della Chimica per conoscere la tavola periodica sono:

Numero atomico: ogni elemento è caratterizzato da un certo numero di protoni nel suo nucleo, questo numero è conosciuto come “Numero atomico” di cui il simbolo è “Z”.
Ad esempio tutti gli atomi di Idrogeno hanno un protone, quelli di Elio due, quelli di Litio tre e così via.
Nella tavola periodica solitamente questo numero si trova scritto in grande e in alto, ben riconoscibile.

Numero di massa: gli elettroni hanno una massa che è circa 1/2000 di quella dei protoni e dei neutroni, quindi conoscendo il numero degli ultimi due si può sapere a quanto ammonta la massa dell’atomo.
Il numero di massa rappresenta quindi la somma del numero di protoni e di neutroni.
Questo viene indicato con il simbolo “A”.
Il concetto di masse subatomiche si basa su un unità di misura conosciuta come “unità di massa atomica” (u), che non approfondiremo in questo articolo.

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Conclusioni temporanee

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Tavola periodica pubblicata da Mendeleev negli Annalen der Chemie nel 1872. Gli elementi segnati con una linea sono quelli da lui dedotti ma ancora sconosciuti all’epoca. Fonte: treccani.it

Conoscendo questi concetti di base si ha un infarinatura di come funzioni la tavola periodica degli elementi e su quali principi essa è stata costruita.
Tuttavia alcuni di questi concetti saranno approfonditi successivamente per avere una conoscenza ancora più dettagliata e completa.
Ad esempio il peso atomico presente sulla tavola è una media tra isotopi di quell’atomo.
Questo però sarà l’argomento del prossimo articolo di chimica, motivo per cui non ve lo “spoilererò” adesso.

 

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