Sistema periodico degli elementi - Esercitazione

Argomenti dell'esercitazione

Tavola periodica moderna: configurazione elettronica, legge della periodicità e disposizione degli elementi - Periodi: piccoli periodi e grandi periodi - Gruppi: gruppi di tipo A e gruppi di tipi B; gruppo dei metalli alcalini, gruppo dei metalli alcalino-terrosi, gruppo degli alogeni, gruppo dei gas nobili - Serie: serie dei lantanidi (comprendente le terre rare) e serie degli attinidi (comprendente gli elementi transuranici) - Blocchi: blocchi s, p, d (elementi di transizione) f (elementi di transizione interna) - Metalli, non metalli, semi-metalli (metalloidi o anfoteri).
Potenziale (o energia) di prima ionizzazione - Significato chimico dell’energia di ionizzazione - Diagramma dell’energia di ionizzazione primaria in funzione del numero atomico (Z) - Ionizzazioni successive degli atomi - Identificazione di un elemento mediante la determinazione della sua configurazione elettronica esterna in base ai valori delle sue energie di ionizzazione successive - Determinazione del tipo di ionizzazione e della carica dello ione di un atomo neutro sulla base della sua configurazione elettronica esterna - Regola dell’ottetto di Lewis e configurazione a gas nobile degli ioni dei gruppi principali - Configurazione a pseudo gas nobile - Conteggio degli elettroni interni, degli elettroni esterni, degli elettroni di valenza e degli elettroni spaiati di un elemento.

Esercizi

Esercizio n. 1

Spiegare perché:
(a) il I periodo della Tavola Periodica moderna contiene solo due elementi;
(b) il II ed il III periodo ne contengono otto;
(c) il IV e il V ne contengono diciotto;
(d) il VI e il VII (attualmente) ne contengono trentadue.

Esercizio n. 2

Con riferimento agli elementi del II periodo della Tavola Periodica, indicare:
(a) gli elementi che hanno elettroni spaiati nel loro stato elettronico fondamentale;
(b) il numero di elettroni spaiati (n_{elettroni spaiati}) di ognuno;
(c) il numero di elettroni di valenza (n_{elettroni di valenza}) di ognuno.

Esercizio n. 3

I seguenti elementi non sono ancora noti. Per ognuno di essi individuare in quale periodo, in quale gruppo e in quale blocco o serie della Tavola Periodica andrebbe collocato non appena fosse prodotto artificialmente.
(a) Elemento con Z = 108.
(b) Elemento con Z = 114.
(c) Elemento con Z = 118.
(d) Elemento con Z = 120.
(e) Elemento con Z = 126.

Esercizio n. 4

Il rubidio (Z = 37) e l’argento (Z = 47) nel loro stato fondamentale hanno entrambi un elettrone nell'orbitale 5s più esterno, ma appartengono a gruppi diversi. Perché?

Esercizio n. 5

Sapendo che [Kr] 5s¹4d⁵ è la configurazione elettronica fondamentale, in ordine crescente di energia degli orbitali, di un certo elemento, ricavare:
(a) il numero atomico (Z) dell'elemento;
(b) il numero di elettroni di valenza (n_{elettroni di valenza});
(c) il numero di elettroni spaiati (n_{elettroni spaiati});
(d) il periodo, il gruppo ed il blocco o la serie a cui l'elemento appartiene.

Risposte

Esercizio n. 1

Occorre considerare quattro punti:
1) nella Tavola Periodica moderna gli elementi sono ordinati secondo il numero atomico (Z) crescente;
2) un periodo inizia con quell’elemento i cui elettroni "vanno ad occupare" un sottolivello s;
3) gli elettroni non si dispongono intorno al nucleo seguendo l’ordine crescente di n, ma in base all’ordine crescente dell’energia degli orbitali, per cui gli orbitali d e f si riempiono in ritardo rispetto ai sottolivelli s e p di livelli superiori;
4) esiste il principio di esclusione di Pauli. Pertanto:
(a) il I periodo corrisponde al riempimento dell’orbitale 1s (max. 2 elettroni e quindi 2 elementi);
(b) il II ed il III periodo corrispondono al riempimento degli orbitali 2s2p e 3s3p (max. 8 elettroni);
(c) il IV e il V periodo corrispondono al riempimento degli orbitali 4s3d4p e 5s4d5p (massimo 18 elettroni e quindi 18 elementi);
(d) il VI periodo corrisponde al riempimento degli orbitali 6s4f5d6p (massimo 32 elettroni e quindi 32 elementi); analogamente il VII periodo ne contiene 32 perché corrisponde al riempimento degli orbitali 7s5f6d7p (massimo 32 elettroni e quindi 32 elementi).

Esercizio n. 2

(a) Li, B, C, N, O, F.
(b) n_{elettroni spaiati Li} = 1 elettrone; n_{elettroni spaiati B} = 1 elettrone; n_{elettroni spaiati C} = 2 elettroni; n_{elettroni spaiati N} = 3 elettroni; n_{elettroni spaiati O} = 2 elettroni; n_{elettroni spaiati F} = 1 elettrone.
(c) n_{elettroni di valenza Li} = 1 elettrone; n_{elettroni di valenza B} = 3 elettroni; n_{elettroni di valenza C} = 4 elettroni; n_{elettroni di valenza N} = 5 elettroni; n_{elettroni di valenza} O = 6 elettroni; n_{elettroni di valenza F} = 7 elettroni.

Esercizio n. 3

(a) Periodo 7 (Q), gruppo VIII B (gruppo del ferro) e blocco d (elementi di transizione).
(b) Periodo 7 (Q), gruppo IV A (gruppo del carbonio) e blocco p.
(c) Periodo 7 (Q), gruppo VIII A (gruppo dei gas nobili) e blocco p.
(d) Periodo 8 (R), gruppo II A (gruppo dei metalli alcalino-terrosi) e blocco s.
(e) Periodo 8 (R), blocco g, serie degli elementi di transizione interna.

Esercizio n. 4

Rubidio e argento appartengono a gruppi diversi, perché nel rubidio il sottolivello completamente pieno è il 4p che ha un'energia molto minore del sottolivello 5s, mentre nell’argento il sottolivello completamente pieno è il 4d che ha un'energia quasi uguale a quella del sottolivello 5s.

Esercizio n. 5

(a) Z = 42.
(b) n_{elettroni di valenza} = 6 elettroni.
(c) n_{elettroni spaiati} = 6 elettroni.
(d) Periodo 5 (O), gruppo VI B (gruppo del cromo), blocco d (elementi di transizione).

Risorse

• Tavola periodica degli elementi
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Esercitazioni di chimica generale ed inorganica

• Esercitazioni di Scienze naturali

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Bibliografia

• Peter William Atkins, Loretta Jones e Leroy Laverman, Fondamenti di chimica generale, Bologna, Zanichelli, 2018, ISBN 97-888-0867-012-0.

Collegamenti esterni

• Rodomontano, Chimica generale, rodomontano.altervista.org. URL consultato il 4 gennaio 2020.

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