CLASSIFICAZIONE dei METALLI dalla tavola periodica

Il metalli sono i elementi più abbondanti sul tavola periodica. Si caratterizzano per: essere buoni conduttori di calore ed elettricità, essere solidi a temperatura ambiente (con il ad eccezione del mercurio che è liquido) e hanno la capacità di riflettere la luce, quindi hanno un have caratteristica.

Ma questo grande insieme di elementi è presentato ordinato all'interno della tavola periodica in diversi gruppi o famiglie che riflettono le loro somiglianze e differenze. In questa lezione di un INSEGNANTE vedremo cosa classificazione dei metalli e quali sono le caratteristiche e le proprietà dei diversi gruppi definiti in questa classificazione.

Come abbiamo già accennato, i metalli sono gli elementi maggioritari del tavola periodica. Sono distribuiti in due bravi ragazzi che comprendono, in ogni caso, vari sottotipi che vengono raggruppati in famiglie dei diversi blocchi della tavola periodica.

Di seguito presentiamo un breve schema di questa classificazione, che svilupperemo più dettagliatamente nelle sezioni seguenti.

• 1. Metalli rappresentativi: blocco s della tavola periodica.
• 1.1. Famiglia di metalli alcalini
• 1.2. Famiglia di metalli alcalino-terrosi
• 2. Metalli di transizione: blocco d della tavola periodica.
• 3. Metalli di transizione interni: blocco f della tavola periodica.
• 3.1. lantanidi: elementi del 6° periodo della tavola.
• 3.2. attinidi: elementi del periodo 7 della tabella.
• 4. Metalli post-transizionali: p blocco della tavola periodica.

Gli elementi rappresentativi o elementi principali sono quegli elementi che sono più abbondanti in natura. Tra gli elementi metallici, elementi rappresentativi sono i metalli del blocco s, cioè gli elementi alcalini (famiglia 1 della tavola periodica) e gli elementi alcalino-terrosi (famiglia 2 della tavola periodica).

In questi due gruppi troviamo elementi molto reattivi, con una forte tendenza ad ossidarsi (perdono i loro elettroni dal guscio di valenza) e quindi, sono potenti riduttori di altri elementi. In natura si trovano sotto forma di sali ionici molto solubili in acqua, ossidi o idrossidi (basi forti).

Metalli alcalini (gruppo 1 della tavola periodica)

• I metalli alcalini rappresentano il 5% della crosta terrestre. Sodio (Na) e Potassio (K) sono i più abbondanti.
• Sono elementi luccicanti di aspetto argenteo, a bassa densità, metalli teneri e altamente reattivo. A causa della loro elevata reattività, non si trovano allo stato puro in natura. I punti di ebollizione o evaporazione dei metalli alcalini sono relativamente bassi e sono buoni conduttori di calore ed elettricità.
• Dal punto di vista della loro configurazione elettronica, sono elementi che presentano una singolo elettrone occupando l'orbitale s del suo guscio di valenza. Hanno un potere combinatorio di 1 (valenza) e numero di ossidazione +1. Mostrano una grande tendenza a perdere l'elettrone dal guscio più esterno per formare cationi.
• Come bioelementi, i metalli alcalini sviluppano a ruolo importante negli organismi viventi, in particolare sodio e potassio, che svolgono un ruolo fondamentale nella trasmissione nervosa e, nel caso del potassio, nella regolazione dell'attività enzimatica.
• Questi metalli hanno molteplici usi nell'industria. Ad esempio, il litio (Li) viene utilizzato per produrre leghe di alluminio ad alta resistenza, nella produzione di ceramiche o come componenti di batterie. Ha anche usi medici poiché costituisce un componente del sistema nervoso e la sua carenza provoca malattie psichiatriche.

Nota: Il gruppo 1 della tavola periodica include anche l'idrogeno, che non è un metallo.

Metalli alcalino terrosi (gruppo 2 della tavola periodica):

• I metalli alcalino terrosi rappresentano il 4% della composizione della crosta terrestre. Sono particolarmente abbondanti calcio (Ca) e magnesio (Mg).
• Come i metalli alcalini, questi metalli sono molto reattivi pertanto, non si trovano in forma libera in natura.
• Sebbene abbiano caratteristiche fisico-chimiche simili ai metalli alcalini, tendono ad essere più duri e meno reattivi dei metalli alcalini. Hanno densità basse e durezze e punti di fusione superiori a quelli dei metalli alcalini.
• Dal punto di vista della configurazione elettronica, sono caratterizzati da presenta l'orbitale s del guscio di valenza riempito (cioè occupato da una coppia di elettroni). Pertanto, hanno un potere combinatorio di 2 (valenza) e un numero di ossidazione di +2. Reagiscono facilmente con gli alogeni (gruppo 17 della tavola periodica), per formare sali ionici.
• Il tuo ruolo come costituenti degli organismi viventi è particolarmente importante nel caso del calcio (Ca) e del magnesio (Mg). Gli ioni magnesio e calcio sono gli ioni più abbondanti nell'acqua di mare insieme allo ione cloruro (Cl^-).
• Il 99% del calcio del nostro corpo si trova nello scheletro, ma nella sua forma ionica ha un ruolo fondamentale nella trasmissione nervosa, nella funzione neuromuscolare e nella regolazione enzimatico.
• Il magnesio, nella sua forma ionica, svolge importanti funzioni biologiche negli organismi viventi, tra cui il più importante, il suo ruolo fondamentale nella fotosintesi delle piante come componente del clorofilla.
• Gli usi industriali dei metalli alcalino-terrosi sono diversi. I più rilevanti sono l'uso del calcio come componente del cemento, l'uso del magnesio per l'elaborazione degli incendi artificiale, come rivestimento di strutture in ferro per prevenire l'ossidazione o come componente di leghe e acciai leggero.

All'interno della classificazione dei metalli dobbiamo parlare di metalli di transizione o metalli del of blocco d, sono il gruppo di metalli più abbondante e sono raggruppati in a totale di 10 gruppi o famiglie della tavola periodica.

• La maggior parte dei metalli di transizione ha caratteristiche simili ai metalli rappresentativi: sono buoni conduttori di calore ed elettricità e riflette la luce.
• Presentano una grande variabilità in termini di durezza e punti di ebollizione e fusione ma, in generale, sono più duro e hanno punti di fusione e di ebollizione più elevati rispetto ai metalli alcalini e terre alcaline.
• Dal punto di vista chimico sono caratterizzati da: avendo più numeri di coordinazione (valenze) o stati di ossidazione, sono generalmente buoni catalizzatori (capacità di aumentare o diminuire la velocità delle reazioni chimiche) e formare composti con il colore e avere la capacità di formano complessi di coordinazione (composti chimici con uno ione metallico al centro, attaccati ad una serie di ligandi disposti al loro in giro). Per questo motivo i metalli di transizione formano cationi con cariche diverse.
• La densità è molto variabile in questo blocco di elementi, dallo stronzio a bassa densità all'osmio (Os), che è l'elemento con la più alta densità nella tavola periodica.
• Se guardiamo alla configurazione elettronica dei metalli di transizione, sono caratterizzati dal presentare orbitali d parzialmente riempiti. Il riempimento degli orbitali in questo blocco della tavola periodica presenta una serie di irregolarità, che si riflettono nei molteplici numeri di ossidazione acquisiti dai metalli in questo blocco della tabella periodico.

Ferro (Fe) e titanio (Ti): metalli di transizione più abbondanti

• Il ferro è il più abbondante e rappresenta circa il 5% del peso della crosta terrestre. È raro trovarlo nella sua forma elementare in natura, dove si trova normalmente formando ossidi e carbonati.
• Il ferro puro ha pochi usi, ma le sue leghe con altre sostanze hanno molteplici usi. Forme utili di leghe di ferro sono il ferro battuto (è una lega di ferro caratterizzata da un basso contenuto di carbonio e un alto contenuto di ferro. Ha la proprietà di poter essere modellato a caldo e si indurisce con un rapido raffreddamento), ghisa (nota anche come la nome di ghisa grigia o ghisa, è una lega di ferro, silicio e carbonio che contiene piccole quantità di manganese, fosforo e zolfo; in cui il carbonio è sotto forma di grafite) e acciaio (una lega purificata di ferro e carbonio).
• Altri metalli di transizione ampiamente utilizzati nell'industria sono rame e argento. Inoltre, molti metalli di transizione sono utilizzati nell'industria come catalizzatori per reazioni chimiche.
• A livello biologico, il ferro nella sua forma ionica ha un ruolo fondamentale nella trasporto di ossigeno, poiché fa parte del centro attivo dell'emoglobina e della mioglobina.

I metalli di transizione interna o metalli del blocco fSono anche chiamate terre rare. Sono raggruppati in due famiglie di elementi: lantanidi e il attinidi. Sono quegli elementi metallici in cui si trovano gli elettroni che occupano gli orbitali f. Gli elementi del gruppo dei lantanidi hanno occupato parzialmente gli orbitali f di livello 4 e gli attinidi quelli di livello 5.

Lantanidi o lantanoidi

• Sono i 15 elementi della transizione interna che fanno parte del periodo 6 della tavola periodica degli elementi.
• Questo gruppo di elementi ha proprietà caratteristiche comuni. si tratta di metalli teneri e lucentezza d'argento, La sua conduttività di calore ed elettricità è relativamente bassa rispetto ad altri metalli. Sono metalli di densità inferiore rispetto ai metalli di transizione.
• In natura si trovano in basse proporzioni, facendo parte di molti minerali. I lantanidi hanno un'elevata capacità di magnetizzazione o magnetizzazione e sono inoltre caratterizzati dalla luminescenza dei loro cationi.
• I lantanidi hanno molteplici usi nell'industria nella produzione di potenti magneti permanenti, batterie ricaricabili e nella fabbricazione di materiali superconduttori. Hanno molteplici applicazioni in ottica (produzione di tubi e lampade fluorescenti, display a cristalli liquidi e laser). Sono anche usati come catalizzatori per reazioni chimiche o come pigmenti.

Actinidi o actinoidi

• Sono i 15 elementi che compongono il periodo 7 della tavola periodica.
• Molti di loro sono stati sintetizzati artificialmente, ma si trovano anche in natura in proporzioni molto piccole.
• Presentano un comportamento simile a quello dei metalli di transizione (blocco d) e diverso da quello dei lantanidi. Come nel caso di molti metalli, hanno una caratteristica lucentezza argentea.
• Come gruppo, la loro importanza sta nel fatto che sono tutti elementi radioattivi. Cioè, questi sono elementi i cui nuclei sono instabili si disintegrano, rilasciando energia (energia nucleare) e danno origine ad altri elementi chimici con un nucleo più stabile. Tutti gli isotopi degli elementi di questo gruppo sono radioattivi e hanno una breve emivita. Gli attinidi più abbondanti in natura sono l'uranio (U) e il torio (Th).