Gruppi periodici
Ci sono due grandi gruppi di elementi che sono separati sulla tavola periodica. Questi sono i metalli e i non metalli. I metalli sono a sinistra e si estendono dal litio, Li, fino al francio, Fr, poi a destra fino all’alluminio, Al, (non al bario, B) e al bismuto, Bi. I non metalli sono il carbonio, C, e la linea diagonale fino al radon, Rn e tutti gli elementi a destra di quella linea diagonale. L’idrogeno è un non metallo. Questo lascia un insieme di elementi che hanno proprietà non completamente metalliche chiamati semimetalli (o metalloidi): boro, B; silicio, Si; gallio, Ga; arsenico, As; antimonio, Sb; tellurio, Te; e polonio, Po. I semimetalli conducono leggermente l’elettricità e possono essere fragili e senza lucentezza.
Quattro gruppi sulla tavola periodica hanno nomi e proprietà distinte. I gruppi metalli alcalini, metalli alcalino-terrosi, alogeni e gas nobili. Quando comprendiamo la chimica di un elemento in uno di questi gruppi, allora sappiamo che gli altri membri del gruppo hanno reazioni e proprietà simili. (La prima colonna della tavola periodica è costituita dai metalli alcalini: litio, Li; sodio, Na; potassio, K; rubidio, Rb; cesio, Cs; e francio, Fr. I metalli alcalini sono metalli morbidi che possono essere facilmente tagliati, hanno bassi punti di fusione, hanno basse densità (litio, sodio e potassio galleggiano sull’acqua), reagiscono con ossigeno e acqua rapidamente. Formano composti di ossigeno in un rapporto di 2 a 1, per esempio, Na2O e K2O, e formano composti di cloro in un rapporto di 1 a 1, per esempio, NaCl e KCl (grande video a http://www.open2.net/sciencetechnologynature/worldaroundus/akalimetals.html).
Metalli alcalini: litio, sodio, potassio, rubidio e cesio
Nota che l’idrogeno, H, è spesso messo nella stessa colonna ma non è un metallo alcalino, infatti l’idrogeno è unico ed è solo nella sua famiglia.
La seconda colonna della tavola periodica è quella dei metalli alcalino-terrosi: berillio, Be; magnesio, Mg; calcio, Ca; stronzio, Sr; bario, Ba; e radio, Ra. Questi metalli hanno proprietà simili ai metalli alcalini, tranne che sono più duri, hanno punti di fusione e densità più alti, e reagiscono più lentamente con l’ossigeno e l’acqua. Il cambiamento più importante è il cambiamento nel rapporto dei composti formati con ossigeno e cloro. Con l’ossigeno questi metalli formano composti con un rapporto 1 a 1, come MgO e CaO, e reagiscono con il cloro per formare composti con un rapporto 1 a 2, come MgCl2 e CaCl2.
La penultima colonna è quella degli alogeni: fluoro, F; cloro, Cl; bromo, Br; iodio, I; e astato, At. Queste sono sostanze tossiche, pericolose e reattive (l’isolamento del fluoro ha causato la morte di molti dei primi sperimentatori). Sono così reattivi che si trovano in natura combinati in una molecola biatomica come F2 , Cl2 , Br2 e I2 (At è radioattivo ed è caratterizzato solo come atomi). Gli alogeni sono gli unici elementi con terminazione -ine quindi sono facili da riconoscere). Formano facilmente dei gas. Il fluoro e il cloro sono gas a temperatura ambiente e il bromo è un liquido (l’unico altro liquido a temperatura ambiente è il mercurio, Hg). Lo iodio forma così facilmente un gas che, anche se è un solido, sublima (cambia da solido a gas) a temperatura ambiente. Questi elementi si trovano anche comunemente nei sali come il comune sale da tavola, NaCl, e i sali oceanici, KCl e MgCl2.
L’ultima colonna è quella dei gas nobili: elio, He; neon, Ne; argon, Ar; krypton, Kr; xenon, Xe; e Radon, Rd. Questi sono tutti gas non reattivi, da cui il loro nome che si riferisce all’essere troppo buoni per reagire. Recentemente, in condizioni uniche Kr, Xe e Rd hanno formato composti stabili. Il fatto che sono gas e non sono reattivi ha fatto sì che fossero molto difficili da scoprire e isolare.
Gas nobili eccitati dall’elettricità http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Glowing_noble_gases.jpg
Altri nomi di gruppi sono i metalli di transizione che sono gli elementi nel “mezzo” della tavola periodica a partire dallo scandio, Sc, (#21) attraverso lo zinco, Zn, e giù fino al mercurio, Hg, e l’elemento 112 (copernico).
Anche due periodi di elementi separati dagli altri elementi nella maggior parte delle tavole periodiche sono i lantanoidi e gli attinoidi (comunemente indicati come lantanidi e attinidi) che iniziano dal lantanio, La, (#57). Mentre questi elementi sono comunemente indicati come metalli delle terre rare, sono in realtà elementi piuttosto comuni. Anche Glenn Seaborg (che ha creato diversi elementi transuranici come il plutonio e l’americio) suggerì, con grande dispiacere dei suoi anziani, che i nomi delle famiglie fossero dati per i periodi e non per i gruppi, perché fece giustamente notare che le proprietà di questi elementi erano simili nelle righe e non nelle colonne.