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Chimica per il liceo/La tavola periodica e i primi modelli atomici: differenze tra le versioni
Chimica per il liceo/La tavola periodica e i primi modelli atomici (modifica)
Versione delle 18:10, 12 dic 2021
, 1 anno fa→La Tavola periodica e i primi modelli atomici
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== La Tavola periodica di Mendeleev ==
[[File:The Soviet Union 1969 CPA 3761 stamp (Mendeleev and Formula).jpg|sinistra|miniatura|210x210px|'''Figura 1.''' Francobollo celebrativo sovietico del 1969 che raffigura Mendeleev, 100 anni dopo la pubblicazione della Tavola periodica.]]
Nel corso del XIX secolo numerosi chimici si sono interessati alla ricerca di un sistema ordinato e razionale per classificare gli elementi chimici. Grazie a tutte le conoscenze acquisite sulle proprietà e le caratteristiche chimiche e fisiche degli elementi e al fondamentale contributo del chimico italiano Stanislao '''[[w:Stanislao_Cannizzaro|Cannizzaro]]''' nella determinazione delle masse atomiche (all'epoca chiamate pesi atomici), nel 1869 il chimico russo Dmitrij Ivanovič '''[[w:Dmitrij_Ivanovič_Mendeleev|Mendeleev]]''' (nato nel cuore della Siberia nel 1834 e morto a San Pietroburgo nel 1907; figura 1) propose un sistema periodico che non solo classificava razionalmente gli elementi fino ad allora conosciuti, mettendo in evidenza il ripetersi a intervalli regolari di determinate proprietà chimiche, ma al contempo permetteva di prevedere le caratteristiche di elementi non ancora scoperti.
Quando Mendeleev propose la sua Tavola periodica erano note le masse atomiche, le caratteristiche e la reattività di 63 elementi (attualmente ne conosciamo 118): egli ordinò orizzontalmente gli elementi conosciuti in base alla loro massa atomica crescente, andando a capo quando giungeva a elementi con caratteristiche simili. Nel sistema periodico elaborato da Mendeleev, ad esempio, la prima "riga" (più correttamente si parla di ''periodo'') comprende un solo elemento: l'idrogeno (H); la seconda "riga" inizia con il litio (Li) e si chiude con il fluoro (F), in quanto il sodio (Na), che ha caratteristiche simili al litio, apre la "riga" successiva. È bene ricordare che i gas nobili, che nelle moderne Tavole periodiche chiudono ogni periodo, verranno scoperti solo alla fine del XIX secolo.
In questo sistema gli elementi chimici non erano solo ordinati in base alla propria massa atomica, ma anche raggruppati in ''gruppi'' (corrispondenti alle colonne) con caratteristiche chimiche simili, come mostrato in figura 2.
[[File:Periodic table by Mendeleev, 1871.svg|miniatura|623x623px|'''Figura 2.''' Tavola periodica Mendeleev (versione del 1871).]]
Come si è detto precedentemente, il sistema periodico elaborato da Mendeleev permise anche di <u>ipotizzare l'esistenza di elementi non ancora scoperti</u> e di prevederne le principali caratteristiche e proprietà. Ad esempio, Mendeleev osservò che sebbene in base alla sua massa atomica il titanio (Ti) avrebbe dovuto seguire il calcio (Ca), le sue caratteristiche differivano significativamente da quelle del boro (B) e dell'alluminio (Al), pertanto lasciò una casella vuota ipotizzando l'esistenza di un elemento ancora sconosciuto, che denominò eka-alluminio. In modo analogo, Mendeleev predisse l'esistenza anche di altri due elementi sconosciuti che denominò provvisoriamente eka-boro e eka-silicio. Non passarono molti anni, prima che l'effettiva esistenza di tali elementi venne confermata: sono rispettivamente gli elementi noti oggi come gallio (Ga, scoperto nel 1875), scandio (Sc, scoperto nel 1879) e germanio (Ge, scoperto nel 1886).
È giusto ricordare che nello stesso periodo anche il chimico tedesco Julius Lothar '''[[w:Julius_Lothar_Meyer|Meyer]]''' giunse a conclusioni molto simili a quelle di Mendeleev, ma pubblicò la sua versione della Tavola periodica (praticamente identica a quella elaborata dal chimico russo) solo alcuni mesi dopo. Sebbene oggi la Tavola periodica sia esclusivamente associata al nome di Mendeleev, il lavoro di Meyer fornì un avallo significativo e ne facilitò l'accettazione da parte della comunità scientifica internazionale. In riconoscimento di ciò, nel 1882, la prestigiosa associazione scientifica britannica Royal Society attribuì la medaglia Davy, un importante premio rilasciato annualmente agli scienziati che si sono distinti nel settore della chimica, sia a Mendeleev
La Tavola periodica elaborata da Mendeleev non riusciva tuttavia a spiegare alcune irregolarità nelle masse atomiche, che lo costrinsero, in alcuni casi, a scambiare la posizione di elementi adiacenti per posizionarli correttamente nella colonna di altri elementi con analoghe proprietà chimiche, come, ad esempio, nel caso dello iodio (I) e del tellurio (Te) o del nichel (Ni) e del cobalto (Co). Sarà solo con la scoperta del nucleo atomico, avvenuta nella prima metà del XX secolo, che si comprese che il corretto ordinamento degli elementi chimici dovesse basarsi non tanto sulle loro masse atomiche, quanto piuttosto sui loro numeri atomici (ossia sul numero di protoni presenti nel nucleo), in particolare grazie ai contributi sperimentali del fisico inglese Henry G. J. '''[[w:Henry_Moseley|Moseley]]'''.
* una piccola ma significativa frazione di particelle veniva deviata e addirittura alcune particelle (circa 1 ogni 8000) venivano rimbalzate all'indietro.
In base alle osservazioni e ai calcoli effettuati, Rutherford comprese che il modello proposto da Thomson non potesse essere valido (figura 12), in quanto le particelle alfa avrebbero dovuto attraversare tutte in linea retta la lamina d'oro senza subire alcuna deviazione o venendo solo leggermente deviate, per l'interazione con il debole campo elettrico generato dagli atomi (si ricordi che nel modello di Thomson la carica e la massa sono diffuse in tutto il volume dell'atomo, che di conseguenza ha una densità sia di massa sia di carica molto bassa). Ipotizzò quindi un modello "planetario" in cui la carica positiva era concentrata in un piccolo spazio centrale, il nucleo, e le cariche negative si muovevano in qualche modo (non precisò come) ad una certa distanza dal nucleo. {{Clear}}
== Numero atomico, numero di massa e isotopi ==
[[File:Atomo di carbonio.svg|miniatura|345x345px|Struttura semplificata dell'atomo di carbonio]]L’atomo è l’unità fondamentale della materia e tutti gli atomi sono formati dalle stesse categorie di subparticelle: il nucleo è costituito da '''protoni''' (particelle dotate di massa e carica positiva) e '''neutroni''' (particelle neutre dotate di una massa paragonabile a quella dei protoni); nello spazio perinucleare si muovono gli '''elettroni''' (particelle con carica negativa e massa trascurabile rispetto a quella di un protone o di un neutrone). Il numero di elettroni eguaglia il numero di protoni: l’atomo, infatti, è, per definizione, una entità neutra. Il '''numero di protoni''' (e, quindi, di elettroni) viene indicato come '''numero atomico'''.
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