Evoluzione della TAVOLA PERIODICA: dalla sua creazione ad oggi

La tavola periodica è uno dei le icone più iconiche della scienza. Sebbene il 2019 sia stato il 150° anniversario della sua creazione, non è affatto un documento finito. In questa lezione di un INSEGNANTE vedremo cosa evoluzione della tavola periodica dalla sua creazione fino ai giorni nostri e quali progressi nella conoscenza degli atomi e delle loro proprietà lo hanno reso possibile.

Indice

1. Cos'è la tavola periodica?
2. Prima tavola periodica: l'origine
3. Storia della tavola periodica ed evoluzione

Il tavola periodica Il sistema periodico degli elementi è il documento scientifico che concentra più informazioni in meno spazio e costituisce una delle icone più potenti della scienza. Contiene una buona parte del conoscenze che abbiamo sulla chimica. Non esiste un documento simile in nessun'altra disciplina scientifica.

La tavola periodica degli elementi è a sistema di classificazione degli elementi chimici

La tavola periodica è così chiamata perché esprime graficamente il modo in cui si ripetono a intervalli regolari certo proprietà chimiche. È un tipo di rappresentazione bidimensionale o, nelle sue rappresentazioni più moderne, tridimensionale.

Nel tavola periodica classica (bidimensionale) gli elementi chimici sono disposti in gruppi o famiglie e sono rappresentati nella tavola periodica corrente in colonne verticali. La disposizione ordinata di questi gruppi in colonne dà origine a una serie di righe, chiamate periodi, in cui gli elementi sono ordinati in base al loro peso atomico. La tavola periodica è composta da sette periodi che variano in lunghezza.

Prima di Mendeleev, altri scienziati avevano sviluppato sistemi di classificazione per gli elementi chimici. Ma, a differenza della tavola periodica degli elementi, erano semplici elenchi degli elementi noti; mentre la tavola periodica ha la particolarità di essere un sistema di classificazione in due dimensioni (righe e colonne) o tridimensionali, nelle sue versioni più moderne, dove gli elementi chimici sono disposti in successione strati.

Per questo motivo gli storici datano la nascita della moderna tavola periodica il 17 febbraio 1869, quando Dimitri Ivanovich Mendeleev finire il prima tavola periodica dei tanti che ha fatto. Questa tabella era composta da 63 elementi disposti in famiglie e lasciava spazi vuoti per gli elementi non ancora scoperti, ma da cui aveva dedotto il loro peso atomico (come nel caso di Gallio, Germanio, e scandio)

Il dato chiave per la scoperta della tavola periodica era la precedente conoscenza del peso atomico di ogni elemento.

Cos'è il peso atomico e il numero atomico?

Questo numero rappresentato il peso dell'atomo ed era l'unico valore misurabile del atomi. Ma non si trattava comunque di misure dirette (non esistono strumenti di misura che permettano di pesare atomi isolati) ma piuttosto si trattava di un sistema che stabiliva uno standard in cui all'atomo di idrogeno veniva assegnato un valore arbitrario di 1 e in relazione a questo veniva calcolato il valore del peso atomico degli elementi rimanenti Modello.

I primi calcoli di numero atomico degli elementi sono stati effettuati dal chimico inglese John dalton, e generò un grande dibattito scientifico durante la prima metà del XIX secolo. Tuttavia, già nella seconda metà dell'Ottocento esisteva un notevole consenso sul sistema di calcolo dei pesi atomici degli elementi. Il peso atomico divenne da Mendeleev in poi un criterio fondamentale per il corretto ordinamento degli elementi all'interno della tavola periodica.

Quando Mendeleev ordinò gli elementi conosciuti secondo la loro aumento del peso atomico, ha osservato la comparsa di proprietà ricorrenti che consentivano di raggruppare gli elementi in gruppi o famiglie di elementi simili tra loro. Tuttavia, in alcuni casi, l'ordinamento degli elementi in base al loro peso atomico non ha risposto alle somiglianze tra gli elementi osservati e Mendeleev è cambiato la posizione di 17 elementi nella disposizione della tavola periodica nonostante i loro pesi atomici, per poterli raggruppare con quegli elementi con cui presentavano analogie.

Questi cambiamenti hanno mostrato che alcuni dei pesi atomici accettati non erano corretti e sono stati ricalcolati. Nonostante le correzioni nei pesi atomici, c'erano ancora elementi che dovevano essere collocati in posizioni diverse da quelle indicate dai loro pesi atomici.

Immagine: BBC.com

Nonostante l'indubbio contributo di Mendeleev, la tavola periodica degli elementi non è il risultato del lavoro di un singolo ricercatore. Oltre a Mendeleev, durante la seconda metà dell'Ottocento e per tutto il Novecento molti I chimici hanno continuato a studiare il modo migliore per organizzare le informazioni sugli elementi chimici conosciuto. A maggior ragione considerando che in questo periodo la scoperta di nuovi elementi chimici o sostanze semplici, grazie alla spettrometria (che studia le interazioni tra atomi e radiazione elettromagnetica).

Il classificazione degli elementi nella tavola periodica si basava inizialmente sui calcoli incipienti del pesi atomici degli elementi e rivelate analogie che hanno permesso di raggruppare gli elementi in famiglie analoghe. Anche così, la ragione della comparsa di queste proprietà periodiche non può essere spiegata. Fu per tutto il XX secolo, con la scoperta della struttura elettronica, che si comprese il motivo di questa periodicità nelle proprietà degli elementi.

Il numero atomico come ordinamento

All'inizio del XX secolo Glover e Rutherford, ha osservato che le particelle cariche nel nucleo rappresentavano circa la metà del peso atomico. Questo valore corrisponde al concetto di numero atomico che è definito come il numero di protoni nel nucleo atomico e che coincide con il numero di elettroni in un atomo neutro. Questo nuovo valore giustificava i cambiamenti di posizione di alcuni elementi che erano stati effettuati fino a quel momento. Ad esempio il cambio di posizione tra Tellurio e Iodio.

Nel 1913, Henry Moseley confermato l'ordinamento della tabella in funzione del numero atomico mediante spettrometria a raggi X. L'ordinamento secondo il numero atomico è ancora in vigore oggi.

Parallelamente, nel corso del XX secolo, sono continuate le scoperte di nuovi elementi chimici grazie alla meccanica quantistica e allo sviluppo della tecnica di bombardamento di atomi da parte di particelle, dalla seconda metà del sec. Con questa nuova tecnica è stato possibile creare elementi artificiali che non sono presenti in natura.

Sebbene fossero stati compiuti progressi nella corretta disposizione degli elementi all'interno della tavola periodica, ancora il motivo della ricorrenza di determinate proprietà (le proprietà periodico). Lo sviluppo del meccanica quantistica (ramo della fisica che studia il comportamento della luce e degli atomi su scala microscopica) dal 1920 fu decisivo per spiegare il motivo di queste proprietà.

Configurazione elettronica come spiegazione delle proprietà periodiche

Durante la prima metà del XX secolo, i fisici Niels Bohr sì Wolfgang Pauli hanno proposto un modello atomico in cui gli elettroni possono occupare solo determinate orbite e dove gli elettroni sono disposti formando strati di diversi livelli di energia. Il modo in cui gli elettroni sono distribuiti negli orbitali nei diversi gusci o livelli di energia è noto come configurazione elettronica.

La scoperta della disposizione degli elettroni nelle configurazioni elettroniche è stata fondamentale per comprendere la periodicità delle proprietà. periodico, poiché è stato osservato che queste proprietà erano strettamente correlate alla configurazione elettronica più esterna degli atomi (strato di Valenzano).

L'ordine in cui gli elettroni riempiono gli orbitali atomici è stato stabilito nel 1930 dal fisico Erwin Madelung che ha stabilito una regola numerica per l'ordine di riempimento. Questa regola è nota come La regola di Madelung ed è una regola empirica che non potrebbe essere spiegata per mezzo della meccanica quantistica.

La sequenza di riempimento è semplice per le prime tre righe della tavola periodica, ma nel quarta riga, dove si trovano gli elementi di transizione, l'ordine di riempimento subisce una serie di alterazioni. Ci sono un totale di 20 elementi anomali che non seguono questa regola.

L'evoluzione della tavola continua oggi

Nel 2006, il chimico teorico Eugen Schawrz Riuscì a spiegare le anomalie della regola di Madelung tenendo conto che gli atomi possono avere diverse configurazioni elettroniche a seconda del livello di energia. Calcolando le medie, le configurazioni elettroniche della maggior parte degli elementi sono conformi alla regola di Madelung.

La tavola periodica rimane oggetto di dibattito nel 21° secolo, sebbene la disposizione o la configurazione elettronica di gli elementi, è ancora valido spiegare questo ordinamento e le anomalie osservate nelle configurazioni elettroniche mediante a teoria.

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Autori vari. (2019)Speciale: la tavola periodica. Ricerca e scienza. Barcellona: Scientific Press S.A.