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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).