T.A.R.M. 2009 - Minerva. Storia epistemologia didattica ... · magnesio, la chimica di tutti gli...
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T.A.R.M. 2009www.minerva.unito.it
Luigi CerrutiLezioni di chimica
9 -10
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Semimetalli
• Essi hanno proprietà intermedie fra quelle dei metalli e dei nonmetalli
• Collocati sulla diagonale che suddivide gli elementi in base alle proprietà acido-base dei loro ossidi. In base a tale definizione i metalli danno luogo ad ossidi basici (es: Na2O, CaO), i nonmetalli ad ossidi acidi (es: SO2, SO3, CO2).
• Allo stato elementare il modo per distinguere un
* boro (B)* silicio (Si)* germanio (Ge)* arsenico (As)* antimonio (Sb)* tellurio (Te)
• Allo stato elementare il modo per distinguere un metallo da un semimetallo o da un non metallo consiste nel verificare la conducibilità elettrica (o termica): – i metalli sono buoni conduttori – i semimetalli in forma cristallina estremamente
pura sono semiconduttori e non dei veri conduttori elettrici,
– i non metalli sono isolanti
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Metalli• Ottimi conduttore di calore e di elettricità• Generalmente reagiscono con gli acidi (con sviluppo di idrogeno) ma non
con le basi• Spesso hanno buone caratteristiche meccaniche e tecnologiche
– Proprietà meccaniche• * resistenza alla trazione• * resistenza alla compressione• * resistenza alla compressione• * durezza
– Proprietà tecnologiche• * malleabilità: è la capacità di un materiale di ridursi in lamine sottili• * duttilità: è la capacità di un materiale a ridursi in fili sottili• * saldabilità: è la capacità che a un materiale di unirsi in un solo pezzo con un altro,
uguale o diverso.
• I metalli danno luogo ad ossidi basici (es: Na2O, CaO, Cr2O3).• I metalli di transizione danno origine anche ad ossidi acidi (es. CrO3)
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Non metalli• Sono elementi che tendono con facilità ad
acquistare elettroni per realizzare la configurazione elettronica stabile del gas nobile ad essi più vicino come numero atomico
• Sono quindi molto elettronegativi, cioè guadagnano elettroni di valenza da altri
* Idrogeno (H)* Carbonio (C)* Azoto (N)* Ossigeno (O) (calcogeno)* Fluoro (F) (alogeno)* Fosforo (P)* Zolfo (S) (calcogeno)* Cloro (Cl) (alogeno)
guadagnano elettroni di valenza da altri atomi più facilmente di quanto li cedano
• Sono isolanti o semiconduttori• Possono formare legami ionici con i metalli,
guadagnando elettroni, o legami covalenti con altri non metalli.
• Danno origine ad ossidi acidi (es: SO2, SO3, CO2).
* Cloro (Cl) (alogeno)* Selenio (Se) (calcogeno)* Bromo (Br) (alogeno)* Iodio (I) (alogeno)* Astato (At) (alogeno, radioattivo)
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Metalli e non metalliUn confronto
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La variazione di alcune proprietà all'interno del sistema periodico
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La variazione di alcune proprietà all'interno del
sistema periodico
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La variazione di alcune proprietà all'interno del
sistema periodico
Volume atomico(cm3 mol-1)
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La variazione di alcune proprietà all'interno del
sistema periodico
Volume atomico(cm3 mol-1)
Raggi atomici e raggi ionici dei metalli alcalini e degli alogeni
Unità di misura picometri (pm)1 pm = 10-12 m
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La variazione di alcune proprietà all'interno del
sistema periodico
Potenziali ionizzazione(kJ mol-1)(kJ mol-1)
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La variazione di alcune proprietà all'interno del
sistema periodico
Elettronegatività di Pauling
E’ una quantità adimensionale!
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Metalli alcaliniProprietà del gruppo IA
• Fondono a temperature relativamente basse• Durezza: sono teneri. I campioni di sodio possono essere tagliati
con un coltello:
• Sono forti agenti riducenti: al fine di ottenere una configurazione elettronica stabile, essi infatti cedono facilmente l'unico elettrone appartenente all'orbita più esterna
• Reagiscono violentemente con l'acqua formando idrossidi metallici e liberando idrogeno, che si incendia in aria per l'alta temperatura di reazione.
• Per la loro elevata reattività è impossibile trovarli in natura allo stato puro.
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Metalli alcalino terrosi
Proprietà del gruppo IIA
• I metalli alcalino terrosi (escluso il berillio), sono metalli dal colore argenteo, morbidi, con bassa densità.
• Reagiscono prontamente con gli alogeni per formare sali • Reagiscono prontamente con gli alogeni per formare sali • Reagiscono con l'acqua, anche se non così violentemente come i
metalli alcalini, per formare idrossidi alcalini (basici). – il magnesio reagisce solo con il vapore acqueo e il calcio con l'acqua calda
• Hanno due elettroni di valenza e tranne il berillio e in minor misura il magnesio, la chimica di tutti gli altri elementi è quasi esclusivamente quella dei loro ioni doppiamente carichi positivamente. Vi è quindi una forte tendenza nel gruppo a conseguire la configurazione elettronica del gas nobile che li precede.
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‘Calcogeni’Proprietà del gruppo VIA
• Gli elementi del gruppo VIA della tavola periodica venivano anche chiamati Calcogeni, nome che però è caduto in disuso. Sono Ossigeno (O), Zolfo (S), Selenio (Se), Tellurio (Te) e il Polonio (Po), radioattivo.
• L'ossigeno e lo zolfo sono nonmetalli, il selenio e il tellurio sono metalloidi semiconduttori, mentre il polonio è un metallo.– Tellurio e selenio sono comunemente considerati metalli se in forma elementare.
• I calcogenuri sono molto comuni come minerali: per esempio la pirite (FeS2) è un • I calcogenuri sono molto comuni come minerali: per esempio la pirite (FeS2) è un minerale di ferro. Questo fatto è alla base del vecchio nome che vorrebbe significare ‘generatore di minerali’.
• Il numero di ossidazione degli elementi di questo gruppo è generalmente -2, ma se ne possono ottenere altri: per esempio lo zolfo nella pirite ha numero di ossidazione -1. Il numero di ossidazione più alto in assoluto si ha nei solfati, selenati e tellurati, per esempio nel selenato di sodio Na2SeO4.
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AlogeniProprietà del gruppo VIIA
• Hanno una configurazione elettronica di tipo [X] s2 p5, dove X indica la configurazione elettronica del gas nobile del periodo precedente.
• Tendono quindi ad acquistare un elettrone; nei sali ionici o ionizzati in acqua hanno infatti una carica negativa unitaria.
• Sono gli elementi più elettronegativi dei rispettivi periodi della tavola periodica ed allo stato elementare hanno molecole biatomiche.
• Possono anche reagire tra di loro dando vita a molecole come BrF, ICl o ClF.
• Nelle condizioni standard fluoro e cloro sono gassosi, il bromo è liquido, lo iodio e l'astato sono solidi.
• Gli alogeni sono tutti molto reattivi e in quantità sufficienti possono essere letali per gli organismi animali e vegetali. Il fluoro è il più reattivo: infatti reagisce anche con i gas nobili.
• Cloro e bromo vengono impiegati come disinfettanti.
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