Tavola Periodica e origine degli elementi chimici

25 02 2017

     In Rete si trovano diversi tipi di Tavole periodiche, alcune delle quali sono state anche segnalate da questo blog. Recentemente se n’è aggiunta un’altra: l’astronoma Jennifer Johnson dell’Università dell’Ohio ne ha elaborata una con l’origine degli elementi chimici.

     Così si può osservare che, a parte l’idrogeno e l’elio già elaborati durante il processo di fusione innescato dal Big Bang, gli altri elementi chimici naturali derivano per lo più da processi interni alle stelle: calcio, carbonio, ferro, azoto, … (vedi anche “L’origine degli elementi chimici”). Non solo. Molti elementi (Ossigeno, Fluoro, Neon, Sodio, Magnesio, … ) derivano da altri processi stellari: l’esplosione di supernovae, stelle che muoiono o che si fondono. Quelli con numero atomico superiore a 40 si sono formati in prevalenza da stelle di neutroni. Alcuni elementi (Berillio e Boro) si sono formati per l’azione dei raggi cosmici sugli elementi formatisi precedentemente e distribuiti nello spazio interstellare o su altri corpi (pianeti, satelliti, asteroidi, comete, polveri, nebulose).

Crediti: Origin of the Elements in the Solar System, di Jennifer Johnson. Approfondimenti si possono trovare sul sito www.cosmic-origins.org dell’Università dello Utah, Dept. of Physics & Astronomy, .




La nuova Tavola Periodica degli Elementi

4 12 2016

     Dopo la proposta dei nomi dei quattro nuovi elementi artificiali scoperti, la IUPAC ha impiegato circa cinque mesi di consultazioni e finalmente pochi giorni fa ha deciso di accettarli. L’elemento 113 è stato chiamato nihonium (simbolo Nh, italianizzato in nihonio), in onore della giapponese Nihon, città dello scopritore. L’elemento 115 è stato chiamato moscovium (simbolo Mc, italianizzato in moscovio), in onore alla capitale russa, anche in questo caso città dello scopritore. L’elemento 117 (simbolo Ts) è il tennessine (o tennessinio), che prende il nome dallo Stato americano del Tennessee, uno dei più conosciuti per le ricerche chimiche. L’elemento 118 invece onora il nome di un chimico russo tuttora vivente, Yuri Oganessian, scopritore di alcuni elementi artificiali. Si chiama perciò oganesson (simbolo Og). Diventa il secondo elemento chimico della storia dedicato ad uno scienziato vivente, dopo il seaborgio (Sg).

     La discussione sull’utilità di questi e altri elementi artificiali continua: trattandosi di elementi fortemente instabili, ottenuti solo in particolari condizioni di laboratorio e per frazioni di secondo, molti li ritengono di nessuna utilità pratica.

     I nomi provvisori e ora sostituiti sulle precedenti tavole erano: 113 (Uut, Ununtrium, ossia uno-uno-tre); 115 (Uup, Ununpentium, uno-uno-cinque); 117 (Uus, Ununseptium, uno-uno-sette); 118 (Uuo, Ununoctium, uno-uno-otto). Per chi si sarà chiesto, magari da anni, il significato di quelle sigle: semplice, si riferivano al numero atomico.

La nuova Tavola periodica è in basso. Chi vuole, può scaricarne una di maggiori dimensioni, eventualmente da stampare, sul sito ufficiale della IUPAC. Vedi anche: I nomi proposti per i quattro nuovi elementi chimici. Crediti immagine: IUPAC. 




Tavole periodiche utili e curiose

16 03 2016

     In rete esistono varie tipologie di tavole periodiche. Alcune sono interattive, concepite per la didattica e propongono una navigazione casuale o sequenziale seguendo il numero atomico degli elementi, come ad esempio la Tavola periodica degli elementi 4 kids della Zanichelli. Questa tavola, dispone anche di importanti approfondimenti (selezionando il segno “+” dopo l’apertura della scheda dell’elemento) per ogni elemento, con collegamenti alla Biologia, alle Scienze della Terra, all’Astronomia, Storia, l’utilizzo dell’elemento stesso nelle attività umane.

     Un’altra Tavola interattiva si trova su Learners TV, nella sezione di chimica. Il sito statunitense è molto interessante perché propone anche decine di migliaia di videoletture di vari ambiti disciplinari, oltre a centinaia di animazioni e presentazioni Powerpoint. Tutto assolutamente gratuito ma solo in inglese. Purtroppo.

     Sul sito http://i.imgur.com/AKp3r.jpg si trova una curiosa tavola periodica (statica) con icone su ciascuna casella dell’elemento che ne connotano una caratteristica. Adatta soprattutto per le scuole primarie e secondarie di primo grado. Della stessa tipologia è la Tavola presente sul sito http://www.sciencegeek.net/tables/DeltaBio.pdf .

     Il giovane dott. Jamie Gallagher propone invece una Tavola periodica con le bandierine dei Paesi dove sono stati scoperti i singoli elementi, inserite nelle caselle con il simbolo e il numero atomico.

     Sulla rivista Focus.it, Elisabetta Intini lo scorso mese ha proposto “Le Tavole Periodiche che non vi hanno fatto vedere a scuola”. C’è da sfogliare e scegliere la più bizzarra, come quella associata alle scarpe.

La Tavola proposta sul sito ufficiale della IUPAC invece è semplice e statica, utile per la stampa.

     Tra quelle interattive, la più completa si trova su http://www.ptable.com/?lang=it# con schede (sempre interattive) con le notizie riportate su Wikipedia, le proprietà, gli orbitali, gli isotopi e i composti per ciascun elemento. Provare!




Tavola periodica interattiva

21 07 2015

In rete si trovano tante tavole periodiche, una completa ma in inglese è segnalata con un link nella colonna di destra di questo blog: WEBELEMENTS . Un blogger, Alessandro Polla, ne ha organizzata una in italiano, particolarmente completa e interessante, per studenti e semplici appassionati: Tavola Periodica. Chiunque può verificare la possibilità, cliccando su un elemento, di ottenere notizie abbastanza complete sullo stesso: informazioni generali, caratteristiche fisiche e chimiche, cenni storici, disponibilità, applicazioni, spettri atomici di assorbimento e di emissione, immagini di minerali che lo contengono, effetti sulla salute e sull’ambiente.

In fondo alla pagina l’autore propone anche un tutorial per utilizzare al meglio il sito web. Un motore di ricerca interno permette di navigare tra i vari contenuti con parole chiave.

Un sito da provare, per lo studio o anche solo per curiosità. Tavola Periodica è ottimizzata per essere visualizzata con Chrome, Firefox, Safari, Opera, e con vari dispositivi: PC, iPhone, iPad, Smartphone, iPod. Da oggi il sito è aggiunto ai preferiti della colonna di destra.

Credit immagine: imgfreak.net .

 




Elettroni di valenza

10 01 2015

 

     Quando si affronta il tema della configurazione elettronica degli elementi chimici, si introduce anche il concetto di elettroni di valenza di un atomo: sono quegli elettroni che partecipano alla formazione dei legami chimici e che determinano le proprietà chimiche dell’elemento. Gli atomi di quasi tutti gli elementi tendono ad aggregarsi tra loro in modo da formare molecole e quando raggiungono un’opportuna distanza, gli elettroni dei loro ultimi orbitali si influenzano reciprocamente e le loro strutture elettroniche si modificano.

     Se un elemento nella formazione di legami perde o acquista elettroni, il numero di elettroni persi o acquistati costituisce la valenza ionica dell’elemento. In questo caso si formano composti ionici che rappresentano solo una parte dei numerosissimi composti chimici. Molto spesso gli atomi formano legami chimici condividendo una o più coppie di elettroni, formando composti covalenti. La valenza covalente di un atomo è il numero di coppie di elettroni che l’atomo ha in comune con altri atomi.

     Come individuare gli elettroni di valenza di un atomo? Bisogna distinguere due casi: il primo riguarda gli elementi appartenenti ai gruppi principali (indicati con i numeri romani da I a VIII) o elementi rappresentativi; il secondo riguardante gli elementi di transizione (compresi tra i gruppi principali II e III).

1° caso. È il caso più semplice: gli elettroni di valenza di questi elementi sono indicati dal numero romano posto all’apice della colonna. Perciò: Na, K, Rb (I gruppo) hanno valenza 1; Be, Mg, Ca (II gruppo) hanno valenza 2; B e Al (III gruppo) hanno valenza 3 e così via fino al gruppo dei gas nobili, gli atomi dei cui elementi hanno valenza 8 (ad eccezione dell’elio che ha solo due elettroni).

Se invece non si vogliono utilizzare i numeri romani ma quelli arabi che intestano i gruppi, la situazione è la seguente:

- Gruppo 1: 1 elettrone di valenza

- Gruppo 2: 2 elettroni di valenza

- Gruppo 13: 3 elettroni di valenza

- Gruppo 14: 4 elettroni di valenza

- Gruppo 15: 5 elettroni di valenza

- Gruppo 16: 6 elettroni di valenza

- Gruppo 17: 7 elettroni di valenza

- Gruppo 18: 8 elettroni di valenza (tranne l’elio che ne ha 2)

     Comunque la valenza corrisponde al numero di elettroni dell’ultimo livello energetico, indicato dal numero quantico principale (n) collocati nei sottolivelli s e p, che insieme possono avere al massimo otto elettroni.

Ad esempio se considero la configurazione elettronica del potassio (Z=19): K = 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1,  il livello energetico più esterno è il 4s che ha un solo elettrone (valenza 1).

Il bromo invece (Z=35): Br = 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4pha come livello energetico più esterno il 4s e il 4p che hanno rispettivamente 2 e 5 elettroni (valenza 7).

     Si noti che il numero del periodo a cui l’elemento appartiene indica qual è il livello energetico più esterno occupato dagli elettroni. In altre parole, gli elettroni di valenza occupano il livello di energia corrispondente al periodo dell’elemento. Gli elementi di uno stesso gruppo, inoltre, hanno la stessa configurazione elettronica esterna, perciò la stessa valenza e, soprattutto, proprietà chimiche simili.

Graficamente gli elettroni di valenza si possono rappresentare con i simboli di Lewis (figura in alto).

2° caso: gli elettroni di valenza degli elementi di transizione. Il numero degli elettroni di valenza non è immediato come nel caso precedente. Gli elementi di transizione fanno parte dei gruppi che vanno dal n. 3 al n. 12 e spesso possono avere più di un numero di valenza perché possono mettere in gioco un numero diverso di elettroni per formare diversi composti. In ogni caso, consultando il n. di ossidazione sulla tavola periodica, gli elettroni di valenza non possono superare il massimo numero di ossidazione dell’elemento.

     Nella maggior parte dei casi, gli elementi di transizione presentano il guscio di valenza con due elettroni, per cui formano composti in cui assumono n. di ossidazione +2. Ma non è una regola generale perché per questi elementi gli elettroni di valenza oltre a comprendere quelli del sottolivello s possono riguardare quelli del sottolivello d , quindi i loro elettroni di valenza possono essere presenti in più di uno strato elettronico.

In generale gli elettroni di valenza degli elementi di transizione, a seconda del gruppo, possono essere:

- Gruppo 3: 3 elettroni di valenza

- Gruppo 4: da 2 a 4 elettroni di valenza

- Gruppo 5: da 2 a 5 elettroni di valenza

- Gruppo 6: da 2 a 6 elettroni di valenza

- Gruppo 7: da 2 a 7 elettroni di valenza

- Gruppo 8: da 2 a 3 elettroni di valenza

- Gruppo 9: da 2 a 3 elettroni di valenza

- Gruppo 10: da 2 a 3 elettroni di valenza

- Gruppo 11: da 1 a 2 elettroni di valenza

- Gruppo 12: 2 elettroni di valenza

Considerando alcuni degli elementi di transizione più diffusi, gli elettroni di valenza più frequenti (corrispondenti allo stato di ossidazione più comune) sono:

Fe= 2 e 3; Mn= 2, 4, 7; Cu= 2; Zn= 2; Ni= 2; Co= 2 e 3; Cr= 3 e 6; V= 3 e 5.

Cliccare sulle immagini per ingrandirle. Credit immagine tavola_blocchi: www.tavolaperiodica.unicam.it ; Lewis: didattica-online.polito.it .

 




Una regione molto pericolosa

10 09 2013

     Non si tratta di una regione geografica ma di una zona particolare della tavola periodica degli elementi. In questo blog ho già scritto della pericolosità di mercurio (Il mercurio e il cappellaio matto, ), cesio (Cinghiali al cesio), polonio (Yasser Arafat avvelenato con il polonio?), uranio (Uranio killer e isotopi). Ma è un’intera zona del Sistema periodico ad essere caratterizzata da elementi pericolosi per la vita.

In questa regione, oltre al mercurio e al polonio si trovano arsenico, cadmio, tallio e piombo. Avendo già scritto di altri elementi, mi limito al cadmio e al tallio.

     Il cadmio (scoperto nel 1817 da Friedrich Strohmeyer, simbolo Cd) è posizionato appena sotto lo zinco, un elemento essenziale per la vita. Purtroppo, proprio per le notevoli somiglianze chimico-fisiche con lo zinco, il cadmio nel nostro corpo tende a confondersi con esso e danneggia i composti biologici a base di calcio e zolfo procurando seri problemi al sistema scheletrico. Come il mercurio sotto di lui, anche il cadmio è un elemento pesante che una volta entrato nell’organismo non viene più eliminato ma si accumula. Il caso di avvelenamento da cadmio più conosciuto è quello della miniera di Kamioka, in Giappone, nella prima metà del 1900. Dalla miniera si estraeva un minerale di zinco e cadmio che veniva trattato per ricavare lo zinco. Le acque reflue di questo trattamento contenevano cadmio e, reimmesse nel fiume, erano utilizzate per l’irrigazione dei campi. Il risultato fu un assorbimento massiccio di cadmio da parte delle piante e il suo successivo passaggio nel corpo degli animali e della popolazione della zona con lo sviluppo di svariate malattie e di una inspiegabile (per allora) fragilità ossea. Opportunamente utilizzato, oggi il cadmio è prezioso nell’industria elettronica per la produzione di leghe metalliche, materiali semiconduttori e nella produzione di batterie e pile ricaricabili.

     La pericolosità del tallio (simbolo Tl, scoperto da William Crookes nel 1865, famoso soprattutto per il suo “tubo”) è ancora più elevata rispetto a quella del cadmio. Il tallio infatti si può presentare come ione monovalente (Tl+) o trivalente (Tl3+). Nel primo caso, nel nostro organismo viene confuso facilmente con il potassio (K+), nel secondo caso con altri cationi ed entra facilmente nei processi biochimici cellulari. Ad esempio il tallio interferisce pesantemente, creando gravi danni, con la “pompa sodio-potassio” e con i legami tra gli amminoacidi che formano le strutture secondarie, terziarie e quaternarie delle proteine. Contrariamente al cadmio che esercita la sua azione prevalentemente sulle ossa, il tallio agisce sull’intero organismo, senza alcuna predilezione tra i vari sistemi di organi. Per i loro effetti mortali anche in piccole quantità e per la difficoltà nel diagnosticarli, tallio e polonio sono considerati “i veleni delle spie”.

Per saperne di più: http://it.wikipedia.org/wiki/Tallio

 




Martyn Poliakoff e la Tavola periodica

15 06 2011

periodictable          I video di questo professore dell’Università di Notthingam stanno avendo un notevole successo nella Rete. Somiglia molto, soprattutto per la capigliatura, ad Angelo Branduardi. I video che ha caricato su YouTube sono molti. Riporto i link relativi ad una parte di essi, riferiti ad alcuni dei principali elementi. Naturalmente è tutto in inglese ma per molti di voi, considerando anche le immagini associate all’audio, non dovrebbe essere un grosso problema! Vero?

Introduction to the Periodic Table

http://www.youtube.com/watch?v=fBQnhLGT9RM

Hydrogen (version 1) http://www.youtube.com/watch?v=fesgl5Cs5FY&feature=relmfu

Helium http://www.youtube.com/watch?v=a8FJEiI5e6Q&feature=relmfu

Sodium (version 1) http://www.youtube.com/watch?v=YvSkXd_VVYk&feature=related

Magnesium (version 1) http://www.youtube.com/watch?v=Hu385YwuRaM&feature=relmfu

Lithium (version 1) http://www.youtube.com/watch?v=MwH0796IN48&feature=relmfu

Potassium http://www.youtube.com/watch?v=pPdevJTGAYY&feature=relmfu

Oxygen http://www.youtube.com/watch?v=WuG5WTId-IY&feature=related

Phosphorus (version 1) http://www.youtube.com/watch?v=nXDar3TMiqI&feature=related

Nitrogen http://www.youtube.com/watch?v=zmvJ54kRpjg&feature=related

Carbon (version 1) http://www.youtube.com/watch?v=wmC8Dg4n-ZA&feature=relmfu

Gold (version 1) http://www.youtube.com/watch?v=3OoLHe-4aNA&feature=relmfu

Mercury http://www.youtube.com/watch?v=oL0M_6bfzkU&feature=relmfu

Uranium http://www.youtube.com/watch?v=B8vVZTvJNGk&feature=related

Xenon http://www.youtube.com/watch?v=Ejoct_6pQ74&feature=relmfu

Radon http://www.youtube.com/watch?v=OMCVgvHG7-c&feature=relmfu

Argon http://www.youtube.com/watch?v=nrHVOFG2V-c&feature=related

Fluorine (version 1) http://www.youtube.com/watch?v=wm2AdknTcMI&feature=related

Chlorine (version 1) http://www.youtube.com/watch?v=JeUfCVoe3As&feature=relmfu

Iodine (version 1) http://www.youtube.com/watch?v=ARXSnu8ImqQ&feature=relmfu

Beryllium http://www.youtube.com/watch?v=tTuJekum1gA&feature=relmfu

Aluminium http://www.youtube.com/watch?v=p2cicHXMs1w&feature=related

Nickel http://www.youtube.com/watch?v=t4kRHoj0W1Y&feature=related

Calcium http://www.youtube.com/user/periodicvideos?blend=1&ob=5#p/u/57/V9fuY8_ffFg