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3.6 Proprietà metalliche, non metalliche e semimetalliche degli elementi
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In generale, elementi che hanno lo strato più esterno occupato da pochi elet-
troni come il potassio o il calcio, o completo come il neon, hanno bassi valori
delle affinità elettroniche (in valore assoluto). Gli alogeni hanno invece alti va-
lori di affinità elettronica poiché tendono facilmente ad assumere un elettrone
per acquistare la configurazione elettronica del gas nobile che li segue.
Per quanto riguarda l’andamento lungo un gruppo vi sono alcune eccezioni
alla tendenza generale riportata sopra. Per esempio nel gruppo VII B il fluoro
presenta un’affinità elettronica più piccola di quella del cloro. Ciò può essere
spiegato tenendo conto del piccolo volume atomico del fluoro, per cui le repul-
sioni reciproche tra gli elettroni diventano particolarmente significative quando
si aggiunge un elettrone a quelli già presenti in uno spazio relativamente pic-
colo. Invece l’affinità elettronica diminuisce normalmente passando dal cloro
allo iodio, poiché avendo questi elementi volumi atomici maggiori, l’effetto
della repulsione elettronica risulta nettamente inferiore.
Un analogo ragionamento può essere fatto per l’ossigeno, il cui valore di affi-
nità elettronica è particolarmente basso rispetto agli altri elementi del gruppo VI B.
3 . 6
Proprietà metalliche, non metalliche e semimetalliche
degli elementi
La maggior parte degli elementi del sistema periodico è costituita da
metalli
,
cioè sostanze solide caratterizzate da buona conducibilità elettrica e termica, e
che presentano un’elevata malleabilità (capacità di essere ridotti in lamine sot-
tili) e duttilità (capacità di essere tirati in fili). I metalli sono caratterizzati dalla
possibilità di poter esistere in soluzione acquosa come ioni semplici positivi
idratati (ad esempio Na
+
, Fe
2+
, Al
3+
).
Le proprietà fisiche dei metalli sono molto variabili: per esempio il ferro ed il
cromo sono molto duri, il rame ed il piombo piuttosto teneri ed i metalli alcalini
così teneri che possono addirittura essere tagliati con un coltello. Il mercurio è l’u-
nico metallo liquido (punto di fusione: – 39°C), mentre il tungsteno fonde a
3400°C (per queste caratteristiche il mercurio è usato come liquido termometrico
e il tungsteno come filamento delle comuni lampadine ad incandescenza).
I
non metalli
sono elementi che conducono male sia l’elettricità che il calore.
Essi sono relativamente pochi e occupano i gruppi a destra della tavola periodica
con l’eccezione dell’idrogeno che è comunemente posizionato in corrispondenza
del gruppo I A. I non metalli, al contrario dei metalli, possono essere presenti in
soluzione acquosa al più come ioni semplici negativi idratati (S
2–
, Cl
–
) o positivi
solo se accoppiati a qualche altro elemento (esempio NH
4
+
).
I non metalli sono prevalentemente allo stato gassoso a temperatura ambiente
tranne il bromo che è liquido e lo iodio, lo zolfo e il fosforo che sono solidi.
I semimetalli
sono elementi che presentano sia proprietà metalliche che non
metalliche. Alcuni di essi, come il silicio e il germanio, sono dei
semiconduttori
in quanto presentano una conduzione elettrica intermedia tra quella dei metalli
(conduttori) e quella dei non metalli (isolanti). Questi due elementi sono parti-
colarmente impiegati come componenti di strumenti elettronici.
Secondo Sanderson, con l’eccezione dell’idrogeno, sono
metalli
tutti quegli
elementi che possiedono nel livello energetico più esterno un numero di elettroni
m
uguale o minore del numero
n
del periodo a cui appartengono:
Na (n – m = 3 – 1 = 2), Al (n – m = 3 – 3 = 0), Fe (n – m = 4 – 3 = 1). Sono
semi-
metalli
quegli elementi che hanno nel livello energetico più esterno un numero
di elettroni maggiore o minore di una o due unità del numero quantico princi-
pale: Si (m – n = 4 – 3 =1), Se (m – n = 6 – 4 = 2). Sono
non metalli
l’idrogeno e
tutti gli altri elementi restanti: O (m – n = 6 – 2 = 4), Br (m – n = 7 – 4 = 3).